(57)【要約】【課題】  優れた水和熱抑制効果を付与でき、しかも、強度発現性におよぼす影響が小さく、マスコンクリートやプレストレストコンクリートに適用すれば温度ひび割れも著しく低減できるセメント組成物を提供する。【解決手段】  亜炭と硝酸から生成したフミン酸、軽質マグネシア、及び珪酸質物質から得られる反応生成物からなるセメント混和材、珪酸質物質が砂岩である該セメント混和材、反応生成物の粒度が、600μｍ以下である該セメント混和材、並びに、セメントと該セメント混和材とを含有してなるセメント組成物を構成とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜炭と硝酸から生成したフミン酸、軽質マグネシア、及び珪酸質物質から得られる反応生成物を含有してなるセメント混和材。
【請求項２】
珪酸質物質が砂岩である請求項１に記載のセメント混和材。
【請求項３】
反応生成物の粒度が、600μｍ以下である請求項１又は請求項２に記載のセメント混和材。
【請求項４】
セメントと、請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項に記載のセメント混和材とを含有してなるセメント組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、土木・建築業界において使用されるセメント混和材及びセメント組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、土木・建築分野において、コンクリート構造物の耐久性向上に対する要望が高まっている。
コンクリート構造物の劣化要因の１つとして、ひび割れがある。ひび割れはコンクリートの信頼性を損なうものである。
ひび割れの発生原因は多様であるが、なかでも、マッシブなコンクリートに特有のひび割れとして、水和発熱に起因する温度ひび割れが挙げられる。
【０００３】
マッシブなコンクリート、いわゆる、マスコンの温度ひび割れを抑制する技術としては、水和熱抑制剤を適用する方法が提案されている（特許文献１〜特許文献４参照）。
しかしながら、未だに充分な性能を実現できていないのが実状である。温度ひび割れを効果的に抑制できるセメント混和材の開発が強く望まれている。
【０００４】
一方、フミン酸やニトロフミン酸は、根の活性化と地力の維持・向上を目的として、土壌改良剤など農業分野で広範に利用されている。
ニトロフミン酸は、例えば、亜炭、草炭等の腐食性物質を含有する若年炭の粉砕物と硝酸を反応させて得られるものである。
土壌改良剤としては、このニトロフミン酸や、これに、ドロマイト、マグネサイト、マグネシア、蛇紋岩、ケイ酸マグネシウム、及び水酸化マグネシウムなどの一種又は二種以上を加え反応させたニトロフミン酸マグネシウムが提案されている（特許文献５参照）。
しかしながら、これをセメント混和材として利用した際に、どのような効果を生むかについては全く知られていない。
【０００５】
このニトロフミン酸やニトロフミン酸マグネシウムはフミン酸を主成分とするが、単に、フミン酸やフミン酸塩をセメントに混和したのでは、本発明の効果は得られない。
【０００６】
【特許文献１】特開平０６−３０５７９９号公報
【特許文献２】特開２００２−１３７９５１号公報
【特許文献３】特開２００２−２４１１６７号公報
【特許文献４】特開２００３−０３４５６４号公報
【特許文献５】特公昭４０−０１４１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、土木用途や建築用途におけるセメント混和材及びセメント組成物を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
即ち、本発明は、亜炭と硝酸から生成したフミン酸、軽質マグネシア、及び珪酸質物質から得られる反応生成物を含有してなるセメント混和材であり、珪酸質物質が砂岩である該セメント混和材であり、反応生成物の粒度が、600μｍ以下である該セメント混和材であり、セメントと該セメント混和材とを含有してなるセメント組成物である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のセメント混和材を使用することにより、優れた水和熱抑制効果を付与でき、しかも、強度発現性におよぼす影響が小さく、特に、マスコンクリートやプレストレストコンクリートに適用すれば、温度ひび割れも著しく低減できるセメント組成物が得られるなどの効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明における部や％は特に規定しない限り質量基準で示す。
また、本発明におけるコンクリートとは、セメントペースト、セメントモルタル、及びコンクリートを総称するものである。
【００１１】
本発明では、亜炭と硝酸から生成したフミン酸、軽質マグネシア、及び珪酸質物質から得られる反応生成物をセメント混和材として使用するものである。
【００１２】
本発明では、亜炭を使用するが、その他、硝酸との反応によりフミン酸が得られる草炭、褐炭、及び泥炭等の若年炭も使用可能である。
また、硝酸としては、通常、濃度20〜50％のものを使用する。
軽質マグネシアは生成したフミン酸を中和するもので、本発明では、その他、ドロマイト、マグネサイト、及び水酸化マグネシウムなども使用可能である。
珪酸質物質としては、珪石や砂岩等が挙げられるが、通常、砂岩を使用する。
【００１３】
まず、亜炭を硝酸で酸化分解してフミン酸を生成し、それに、軽質マグネシアと珪酸質物質を加えて中和して製造する。
亜炭や硝酸の使用割合は特に限定されるものではないが、通常、乾物換算の亜炭100部に対して、無水換算の硝酸40〜70部が好ましい。
その後、軽質マグネシアと珪酸質物質とを加え、混合し、中和して中和生成物を製造する。
軽質マグネシアと珪酸質物質の使用割合は特に限定されるものではないが、珪酸質物質として砂岩を使用する場合、通常、乾物換算の亜炭100部に対して、軽質マグネシア５〜30部で、砂岩10〜25部が好ましい。
中和生成物を、水などを使用し、造粒後、乾燥し反応生成物とする。
本発明では、この反応生成物を分級・粉砕処理等によって粒度調整したものをセメント混和材として使用することが可能である。なかでも、600μｍ以下の細粒分を用いることが好ましい。また、同様に製造される腐植酸苦土肥料をそのまま、あるいは、篩い分けや分級、粉砕処理等によって粒度調整したものを使用することが可能である。
【００１４】
本発明の反応生成物の化学成分は、通常、フミン酸が45〜58％、く溶性MgOが２〜13％、SiO2が４〜12％、Fe2O3が２〜９％、Al2O3が２〜８％、及び水分が０〜20％である。なお、く溶性MgOのうち、水溶性MgOは１〜５％である。
ここで、く溶性MgOとは、２％のクエン酸水溶液に溶解するMgOを意味し、水溶性MgOはく溶性MgOのなかにはいる。
【００１５】
本発明の反応生成物は、化学成分の上では、フミン酸を主成分とするが、単に、フミン酸やその塩を用いたのでは、本発明の効果は得られない。
これは、数々の実験を通して見いだしたものである。その原因は定かではないが、反応生成物を製造する工程で加えられる軽質マグネシアや砂岩との相互作用により、独自の複合材料が形成されているためと推察される。
また、これらの軽質マグネシアや砂岩との複合化によって、化学成分の溶解性が異なることも考えられる。
【００１６】
反応生成物に含まれるMgO成分には、水に可溶性のものと、難溶性のものが混在しており、このことも、本発明の効果を生んでいるひとつの要因と考えられる。
【００１７】
反応生成物の粒度は、特に限定されるものではないが、通常、600μｍ以下の細粒分を使用することが好適である。粗粒が含まれると、充分な水和熱抑制効果が得られにくくなるおそれがあり、また、強度発現性が悪くなるおそれがある。
【００１８】
本発明のセメント混和材は、亜炭と硝酸から生成したフミン酸、軽質マグネシア、及び砂岩から得られる反応生成物を主成分とする。
本発明のセメント混和材の使用量は特に限定されるものではないが、通常、セメントとセメント混和材からなるセメント組成物100部中、0.1〜５部が好ましく、0.3〜３部がより好ましい。セメント混和材の使用量が少ないと充分な水和熱抑制効果が得られなくなるおそれがあり、過剰に使用すると強度発現性が悪くなるおそれがある。
【００１９】
セメントは、普通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱等の各種ポルトランドセメントや、これらポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ、又はシリカを混合した各種混合セメント、石灰石粉末や高炉徐冷スラグ微粉末等を混合したフィラーセメント、並びに、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰を原料として製造された環境調和型セメント（エコセメント）などが挙げられ、本発明では、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。
【００２０】
本発明のセメント混和材やセメント組成物はそれぞれの材料を施工時に混合しても良いし、あらかじめ一部あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
【００２１】
本発明では、砂等の細骨材、砂利等の粗骨材、膨張材、急硬材、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、高分子エマルジョン、凝結調整剤、ベントナイトなどの粘土鉱物、及びハイドロタルサイトなどのアニオン交換体等の各種添加剤、並びに、高炉水砕スラグ微粉末、高炉徐冷スラグ微粉末、石灰石微粉末、フライアッシュ、及びシリカフュームなどの混和材料等からなる群より選ばれた一種又は二種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で併用することが可能である。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の実験例に基づいて、本発明をさらに説明する。
【００２３】
実験例１
表１に示す組成のセメント混和材を使用し、マスコンクリートの温度ひび割れ抑制効果を調べた。
表１に示す反応生成物からなるセメント混和材を、セメントαとセメント混和材からなるセメント組成物100部中、１部使用し、単位セメント組成物量300kg/m3、単位水量170kg/m3、s/a＝47％、スランプ18cm、及び設計強度21N/mm2のコンクリートを調製し、圧縮強度と断熱温度上昇量を測定し、ひび割れ発生状況を評価した。
また、同じ配合のコンクリートを用いて、厚さ１ｍ、高さ2.5ｍ、長さ10ｍの壁を作製した。型枠の存置期間は材齢７日までとし、材齢28日までの断熱温度上昇量を測定し、ひび割れの発生状況も観察した。また、圧縮強度についても測定した。結果を表１に併記した。
なお、比較のために、セメント混和材として市販のフミン酸を使用した場合についても同様に行った。
【００２４】
＜使用材料＞
セメントα：市販の普通ポルトランドセメント
細骨材    ：新潟県姫川産、比重2.62、最大骨材寸法５mm
粗骨材    ：新潟県姫川産、比重2.64、最大骨材寸法25mm
市販のフミン酸：試薬、フミン酸
【００２５】
＜測定方法＞
圧縮強度  ：JIS A 1108に準じて測定
断熱温度上昇量：東京理工社製の断熱温度上昇試験装置を使用し、断熱温度上昇量を測定した。練り上がりのコンクリート温度を20℃±２℃とした。
ひび割れ発生状況：目視で観察できるひび割れがない場合を優、ひび割れの本数が１本で、かつ、ひび割れ幅も0.05mm未満である場合を良、ひび割れの本数は１本だが、ひび割れ幅が0.1mm以上、0.2mm未満の場合を可、及びひび割れが２本以上発生したか、もしくは、ひび割れ本数は１本だが0.2mm以上のひび割れ幅を持つひび割れが発生した場合を不可とする。
【００２６】
【表１】
2008285380.tif 000002
【００２７】
実験例２
実験No.1- 1と同じ化学成分の反応生成物を用い、粉砕して表２に示す最大粒径のセメント混和材とし、セメント組成物100部中、１部使用したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に併記した。
【００２８】
【表２】
2008285380.tif 000003
【００２９】
実験例３
実験No.1- 1と同じ化学成分の反応生成物をセメント混和材とし、セメントとセメント混和材からなるセメント組成物100部中、表３に示す使用量を用いたこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表３に併記した。
【００３０】
【表３】
2008285380.tif 000004
【００３１】
実験例４
実験No.1- 1と同じ化学成分の反応生成物をセメント混和材とし、セメント混和材を１部使用し、表４に示すセメントを使用したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表４に併記した。
【００３２】
＜使用材料＞
セメントβ：市販の高炉セメントＢ種
【００３３】
【表４】
2008285380.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明のセメント混和材を使用することにより、優れた水和熱抑制効果を付与でき、しかも、強度発現性におよぼす影響が小さく、特に、マスコンクリートやプレストレストコンクリートに適用すれば、温度ひび割れも著しく低減できるセメント組成物が得られるなどの効果を奏する。