(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントクリンカーと石膏とを含有する普通ポルトランドセメント組成物と、ポリカルボン酸系混和剤とを含有する水硬性組成物であって、
前記セメント組成物中の二水石膏及び半水石膏の合量がＳＯ３換算で０．９０〜１.３０質量％であり、１０μｍ以下の二水石膏及び半水石膏の合量がＳＯ３換算で０．２０〜０．７０質量％であり、１０μｍ以下の半水石膏量がＳＯ３換算で０．６１質量％以下であり、
粉末Ｘ線回折を利用したリートベルト解析によって定量されるセメント組成物中のクリンカー鉱物組成のアルミネート相（立方晶）及びアルミネート相（斜方晶）の合計のアルミネート相量が７．０質量％以下である、水硬性組成物。
【請求項２】
粉末Ｘ線回折を利用したリートベルト解析によって定量されるセメント組成物中のクリンカー鉱物組成のビーライト量が１１．６質量％以下である、請求項１記載の水硬性組成物。
【請求項３】
請求項１又は２記載の水硬性組成物を製造するための方法であって、
セメント仕上げ工程でのミル散水量、ミル通風量及び／又はミル循環量を調節する工程と、さらに前記ポリカルボン酸系混和剤を混合する工程とを含む、水硬性組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混和剤使用量が少量で所定の流動性を得ることができる、流動性に優れたセメント組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、建築構造物等に対する要求性能の多様化及び高度化により、高強度コンクリートや高流動性コンクリートの使用が増加している。このようなコンクリートでは、高流動性を得るために、ポリカルボン酸系混和剤が多く使用されている。
【０００３】
一般に、ポリカルボン酸系混和剤の分散性能は、セメント組成物の特性の影響を強く受けることが知られている。このため、ポリカルボン酸系混和剤を使用する際の流動性に優れたセメント組成物に関する技術、特に石膏形態の流動性に及ぼす影響が開示されている。例えば、特許文献１には、石膏量及び半水石膏量の範囲を規定したポルトランドセメント、セメント分散剤及び水よりなる高流動性水硬性組成物が開示されている。また、特許文献２には、二水石膏及び半水石膏の合量に占める半水石膏の割合、及び半水石膏量の範囲を規定したポルトランドセメント、ポリカルボン酸系高性能減水剤及び水よりなる水硬性組成物が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３０２５１８号公報
【特許文献２】特開２００４−１９６６２４号公報
【０００４】
しかしながら、ポルトランドセメント中の半水石膏量、二水石膏量及び石膏量を制御しただけでは流動性の向上には限界があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的及び課題は、セメントペースト、モルタル及びコンクリートにおいて、混和剤使用量が少量で所定の流動性を得ることができる、流動性に優れたセメント組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記のような目的を達成するためのセメント組成物に関して鋭意検討した結果、流動性には、従来から言われる石膏量よりも、石膏の粒度に着目し、１０μｍ以下の石膏量及び１０μｍ以下の半水石膏量が大きな影響を及ぼすこと、この知見によりセメント組成物中の石膏量を所定量確保しながらも、１０μｍ以下の微細な石膏量を少なくすることにより、混和剤使用量が少量で所定の流動性を得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【発明の効果】
【０００７】
１０μｍ以下の石膏量及び１０μｍ以下の半水石膏量を規定する本発明のセメント組成物を用いることにより、所定の流動性を得るための混和剤使用量を大幅に削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明について詳細に説明する。
【０００９】
本発明のセメント組成物は、セメントクリンカーと石膏とを含むセメント組成物であり、例えば、普通ポルトランドセメントを原料として製造することができる。セメント組成物は、その他の構成成分として、石灰石、高炉スラグ及び／又はフライアッシュを適宜含んでも良い。
【００１０】
また、セメント組成物中の石膏量はＳＯ３換算で０．９０〜１.５０質量％、好ましくは０.９０〜１.３０質量％であり、１０μｍ以下の石膏量がＳＯ３換算で０．７０質量％以下、好ましくは０.２０〜０．７０質量％である。
【００１１】
セメント組成物中の石膏量が０．９０質量％未満であると、リグニン系遅延形ＡＥ減水剤を過剰添加したときに著しい凝結遅延を生じることがあるため、好ましくない。なお、ここでいう石膏量は二水石膏及び半水石膏の合量である。
【００１２】
セメント組成物中の１０μｍ以下の石膏量がＳＯ３換算で０．７０質量％を超えると、アルミネート相と石膏との水和反応が活発になりすぎ、セメントペースト、モルタル及びコンクリートにおいて所定の流動性を得るための混和剤所要量が多くなるので好ましくない。
【００１３】
本発明において、セメント組成物中の石膏量をＳＯ３換算で０．９０〜１.５０質量％にするためには、セメントの仕上げ工程で必要量の石膏をクリンカーに添加し、また、１０μｍ以下の石膏量をＳＯ３換算で０．７０質量％以下にするためには、セメントの仕上げ工程でミルの循環量を増加させるか、あるいは粉砕助剤の増量やビーライト量の低減などにより、セメント中の石膏の過粉砕を抑制することが好ましい。
【００１４】
本発明のセメント組成物において、粉末Ｘ線回折を利用したリートベルト解析によって定量されるクリンカー鉱物中のアルミネート相量は７．０質量％以下、さらに好ましくは５．０質量％以下である。なお、ボーグ式で計算されるアルミン酸三カルシウム量（Ｃ３Ａ量）と混和剤所要量との間には相関は認められなかった。
【００１５】
本発明のセメント組成物の流動性をさらに向上するために、セメント組成物中に含まれる１０μｍ以下の半水石膏量はＳＯ３換算で０．６１質量％以下が好ましく、０．５８質量％以下であることがより好ましい。ここで、１０μｍ以下の半水石膏量は、孔径１０μｍの篩を装着した気流式ふるい分け装置（セイシン企業社製、商品名：スピンエアーシーブ  ＳＡＭ−２００Ｓ）によってセメント組成物を篩い、篩い分けられた１０μｍ以下の石膏量に応じて石膏中の半水石膏割合を調節することにより制御することができる。また、石膏中の半水石膏割合は、セメント仕上げ工程でのミル散水量、ミル通風量、ミル循環量などの増減によって調節可能であり、例えば、これらのパラメータを増加させることで半水石膏割合を下げることができる。
【００１６】
また、本発明のセメント組成物において粉末Ｘ線回折を利用したリートベルト解析によって定量されるクリンカー鉱物中のビーライト量は１１．６質量％以下、さらに好ましくは１１．０質量％以下である。被粉砕性の悪いビーライト量が多いと、セメントを所定粒度まで粉砕した際に石膏が過粉砕されやすくなるので好ましくない。
【００１７】
以下、本発明の実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明する。なお、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
【００１８】
［使用材料］
セメント組成物として、工場で製造された５種類の普通ポルトランドセメントを使用した。
【００１９】
［石膏の定量］
セメント組成物中に含まれる石膏量は、示差熱重量分析（ＴＧ−ＤＴＡ）によって定量した。具体的には、示差熱熱重量分析装置ＴＧ−ＤＴＡ６２００（セイコーインスツルメンツ（株）製）を用いて、直径２０μｍの孔を有する容量３０μＬのセル（アルミ製）に、試料を約３０ｍｇ入れ、昇温速度５℃／ｍｉｎで室温から３００℃まで昇温した。図１に示すように、まず、重量減少曲線（図１のＴＧ）を微分した曲線（図１のＤＴＧ）から、ＤＴＧピークＡの立ち上がり温度（約１２５℃）、半水石膏の脱水に伴うＤＴＧピークＢの立ち上がり温度（約１５５℃）、ピークＢの終局点（約１９５℃）を求めた。次に、二水石膏の脱水に伴う１２５〜１５５℃附近の減量（ａ質量％）と、半水石膏の脱水に伴う１５５〜１９５℃附近の減量（ｂ質量％）を求め、式（１）及び式（２）を用いて、セメント組成物に含まれる二水石膏量（質量％，ＳＯ３換算）及び半水石膏量（質量％，ＳＯ３換算）を算出した。石膏量（質量％，ＳＯ３換算）は式（３）を用いて算出した。なお、リファレンスとして、アルミ板を用いた。
【００２０】
二水石膏量（質量％，ＳＯ３換算）＝減量ａ（質量％）×８０÷（１．５×１８）（１）
半水石膏量（質量％，ＳＯ３換算）＝（減量ｂ（質量％）−減量ａ（質量％）÷３）×
８０÷（０．５×１８）                                                    （２）
石膏量（質量％，ＳＯ３換算）＝二水石膏量  （質量％，ＳＯ３換算）＋半水石膏量（質量％，ＳＯ３換算）                                                        （３）
【００２１】
［１０μｍ以下の石膏の定量］
孔径１０μｍの篩を装着した気流式ふるい分け装置（セイシン企業社製、商品名：スピンエアーシーブ  ＳＡＭ−２００Ｓ）によってセメント組成物を篩い、１０μｍ以上の粗粒分を採取した。粗粒分に含まれる石膏量及び半水石膏量を、上記の石膏の定量分析に従いＴＧ−ＤＴＡによって算出した。式（４）及び式（５）を用いてセメント組成物中の１０μｍ以下の石膏量及び半水石膏量を算出した。
【００２２】
１０μｍ以下の石膏量（質量％，ＳＯ３換算）
＝セメント組成物中の石膏量（質量％，ＳＯ３換算）−［１０μｍ以上の粗粒分中の石膏量（質量％，ＳＯ３換算）×全粒分中の粗粒分の割合］                    （４）
【００２３】
１０μｍ以下の半水石膏量（質量％，ＳＯ３換算）
＝セメント組成物中の半水石膏量（質量％，ＳＯ３換算）−［１０μｍ以上の粗粒分中の
半水石膏量（質量％，ＳＯ３換算）×全粒分中の粗粒分の割合］            （５）
【００２４】
［クリンカー鉱物組成の測定］
セメント組成物中のクリンカー鉱物組成はリートベルト解析によって測定した。粉末Ｘ線回折装置にはＲｉｇａｋｕ社製のＲＩＮＴ２５００を使用し、管電圧４０ｋＶ、管電流１３０ｍＡ、発散スリット１．０°、散乱スリット１．０°、受光スリット０．１５ｍｍ、ステップ幅０．０２°、計測時間２秒とした。リートベルト解析ソフトはアメリカＭａｔｅｒｉａｌｓ  Ｄａｔａ  Ｉｎｃ社製のＪＡＤＥ  ６．０を使用した。また、エーライト、ビーライト、アルミネート相（立方晶）、アルミネート相（斜方晶）及びフェライト相の結晶構造データの初期値は、ＮＩＳＴ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｎｏｔｅ  １４４４（２００２）“Ｐｈａｓｅ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＮＩＳＴ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃｌｉｎｋｅｒｓ  ｂｙ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ  ａｎｄ  Ｘ−ｒａｙ  Ｐｏｗｄｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ”のＡｐｐｅｎｄｉｘ  Ａ．で引用されている文献のオリジナルデータを使用した。なお、パラメータの精密化では、原子配置は固定し、プロファイル関数や格子定数を可変とした。
これらのクリンカー鉱物全体に占めるアルミネート相（立方晶）及びアルミネート相（斜方晶）の合計（％）をアルミネート相量とした。
【００２５】
［セメント組成物の流動性の測定］
セメント組成物の流動性は０打フローによるペースト試験で評価した。水セメント比は３５％とし、ホモジナイザー（回転数：４０００ｒ．ｐ．ｍ．）で３分間練混ぜてペーストを調製した。ペーストの０打フローが１１±１ｃｍとなる混和剤所要量で練混ぜ直後の流動性を評価した。なお、混和剤にはポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤（ＢＡＦＳポゾリス社製レオビルドＳＰ８ＳＶ）を使用した。
【００２６】
〔実施例１〜２、比較例１〜４〕
表１に、使用した５種類の普通ポルトランドセメントについての測定値を示す。なお、クリンカー鉱物組成については、粉末Ｘ線回折を利用したリートベルトリートベルト解析による測定結果とボーグ式による計算結果（表中のカッコ内）の両方を示した。また、図２に石膏量と混和剤所要量の関係、図３に１０μｍ以下の石膏量（半水石膏＋二水石膏）と混和剤所要量の関係、図４に１０μｍ以下の半水石膏量と混和剤所要量の関係を示す。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
表１より、セメント中の石膏量がＳＯ３換算で０．９０〜１.５０質量％、１０μｍ以下の石膏量（半水石膏量＋二水石膏量）が０．７０質量％以下、あるいは半水石膏量が０．６１質量％以下の場合に混和剤所要量を少なくすることができることがわかる。
また、図２より石膏量と混和剤所要量の相関関係は低く、図３、４より、１０μｍ以下の石膏量（半水石膏＋二水石膏）と混和剤所要量、及び１０μｍ以下の半水石膏量と混和剤所要量の相関関係は高いことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】石膏の示差熱熱重量分析結果を示す図である。
【図２】石膏量と混和剤所要量の関係を示す図である。
【図３】１０μｍ以下の石膏量（半水石膏＋二水石膏）と混和剤所要量の関係を示す図である。
【図４】１０μｍ以下の半水石膏量と混和剤所要量の関係を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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