(57)【要約】【課題】セメント組成物にポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を添加するにあたり、混練時の流動性を基準に添加量を決めても、その後の十分な流動性保持効果を発揮し得るようなセメント組成物及びその製造方法、並びにセメント用混和剤を提供することを課題とする。【解決手段】ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤と、Ｐ２Ｏ５換算で０．１〜０．３重量％のリン酸塩を含むセメントとを含有してなることを特徴とするセメント組成物を解決手段とする。また、セメント、水及びポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を含有し、且つ、液相中にＰ２Ｏ５換算で０．４〜１．２重量％のリン酸イオンを含有してなることを特徴とするセメント組成物を解決手段とする。【選択図】　　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤と、Ｐ２Ｏ５換算で０．１〜０．３重量％のリン酸塩を含むセメントとを含有してなることを特徴とするセメント組成物。
【請求項２】
セメント、水及びポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を含有し、且つ、液相中にＰ２Ｏ５換算で０．４〜１．２重量％のリン酸イオンを含有してなることを特徴とするセメント組成物。
【請求項３】
セメント、水及びポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を混合してセメント組成物を製造する方法において、液相中のリン酸イオン濃度をＰ２Ｏ５換算で０．４〜１．２重量％に調節することを特徴とするセメント組成物の製造方法。
【請求項４】
前記セメントとしてＰ２Ｏ５換算で０．１〜０．３重量％のリン酸塩が含まれているものを用いることを特徴とする請求項３記載のセメント組成物の製造方法。
【請求項５】
セメントに含まれるリン酸塩とは別にリン酸塩を配合することを特徴とする請求項３記載のセメント組成物の製造方法。
【請求項６】
ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤とリン酸塩とを含有するセメント混和剤を該組成物中に配合することを特徹とする請求項３記載のセメント組成物の製造方法。
【請求項７】
液相中のリン酸イオン濃度を調節するために液相中のリン酸イオン濃度を測定する工程を含むことを特徴とする請求項３〜６記載のセメント組成物の製造方法。
【請求項８】
ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤とリン酸塩とを含有することを特徴とするセメント用混和剤。
【請求項９】
ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤とリン酸塩との割合が固形分の重量比で１：０．３〜１：１．５であることを特徴とする請求項８記載のセメント用混和剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメント組成物およびその製造方法、並びにセメント用混和剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、低水比が要求される高強度コンクリートの施工や、高流動性が要求される高流動コンクリートの施工に際しては、減水剤が広く使用されている。
減水剤の性能としては、▲１▼セメント粒子の分散性能が高いこと、即ち、高流動性となること、しかも、▲２▼その分散性能が長時間持続すること、即ち、流動性保持効果が高いこと、が望ましい。
【０００３】
近年、このような要望を兼ね備えた混和剤として、高性能ＡＥ減水剤が知られている。高性能ＡＥ減水剤は、従来の減水剤やＡＥ減水剤と比較して、特に、上記▲１▼のセメント粒子分散性能（高流動性）において優れた効果を発揮するものであり、非常に僅かな添加量によって所定の高流動性を発揮する。
【０００４】
そして、該高性能ＡＥ減水剤の中でも、とりわけポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤は、他の高性能ＡＥ減水剤よりも優れた高流動性の保持効果を発揮できるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を用いて所望のコンクリートを調製しようとする場合、粒子分散性能と流動性保持効果のバランスがとれた添加量を定めることができない場合がある。
即ち、前述のような優れたセメント粒子分散性能を基準として添加量を決定すると、十分な流動性保持効果を発揮し得る添加量よりも少なくなり、その後の流動性保持効果が十分に得られない場合がある。
逆に、流動性保持効果を基準として添加量を決定すれば、過剰な粒子分散効果が発揮されることとなり、目的とする流動性から逸脱したり、コンクリート中の材料分離を生じる場合がある。
【０００６】
そこで本発明は、このような従来技術の問題点に鑑み、セメント組成物にポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を添加するにあたり、混練時の流動性を基準に添加量を決めても、その後の十分な流動性保持効果を発揮し得るようなセメント組成物及びその製造方法、並びにセメント用混和剤を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題に鑑みて銃意研究を重ねたところ、液相中のリン酸イオンがポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤の過度な粒子分散作用を好適な範囲に調整し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤と、Ｐ２Ｏ５換算で０．１〜０．３重量％のリン酸塩を含むセメントとを含有してなることを特徴とするセメント組成物を提供する。
【０００８】
斯かる配合のセメント組成物によれば、セメント中のリン酸塩が水との混練によって液相中へ溶解し、液相中にＰ２Ｏ５換算で０．４〜１．２重量％のリン酸イオンが存在することとなるため、該リン酸イオンがポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤の粒子分散作用を好適な範囲に調整し、粒子分散効果と流動性保持効果とを良好に発揮し得るものとなる。
【０００９】
また、本発明は、セメント、水及びポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を含有し、且つ、液相中にＰ２Ｏ５換算で０．４〜１．２重量％のリン酸イオンを含有してなることを特徴とするセメント組成物を提供する。
【００１０】
斯かる配合のセメント組成物によれば、液相中のリン酸イオンがポリカルボン酸系ＡＥ減水剤の過度な粒子分散作用を好適な範囲に調整するため、該減水剤量の調整によって粒子分散効果と流動性保持効果とをバランス良く良好に発揮させ得るものとなる。
【００１１】
また、本発明は、セメント、水及びポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を混合してセメント組成物を製造する方法にあり、液相中のリン酸イオン濃度をＰ２Ｏ５換算で０．４〜１．２重量％とすることを特徴とする。
【００１２】
斯かるセメント組成物の製造方法によれば、液相中のリン酸イオンがポリカルボン酸系ＡＥ減水剤の過度な粒子分散作用を好適な範囲に調整するため、該減水剤量の調整によって粒子分散効果と流動性保持効果とをバランス良く良好に発揮させることができる。
【００１３】
また、本発明は、前記セメント組成物の製造方法において、前記セメントとしてＰ２Ｏ５換算で０．１〜０．３重量％のリン酸塩が含まれているものを用いることを特徴とする。
【００１４】
斯かるセメント組成物の製造方法によれば、該セメントからリン酸塩が溶解して液相中にＰ２Ｏ５換算で０．４〜１．２重量％のリン酸イオンが含有されることとなるため、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤の過度な粒子分散作用を好適な範囲に調整し、粒子分散効果と流動性保持効果とをバランス良く良好に発揮させることができる。
【００１５】
また、本発明は、前記セメント組成物の製造方法において、セメント中のリン酸塩とは別にリン酸塩を配合し、液相中のリン酸イオン濃度を調節することを特徴とする。
【００１６】
斯かるセメント組成物の製造方法によれば、セメントから溶出するリン酸イオンの量が少ない場合であっても、液相中のリン酸イオン濃度を上記範囲に調整することができるため、任意のセメントに対して確実にポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤の粒子分散作用を好適な範囲に調整することができる。
【００１７】
また、本発明は、前記セメント組成物の製造方法において、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤とリン酸塩とを含有するセメント混和剤を該組成物中に配合し、液相中のリン酸イオン濃度を調節することを特徴とする。
【００１８】
ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤とリン酸塩とを含有する混和剤を予め調製し、これをセメント組成物中に配合することにより、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤の粒子分散作用をより確実に調整できる。
【００１９】
また、本発明は、前記セメント組成物を製造する方法において、液相中のリン酸イオン濃度を調節するためにリン酸イオン濃度を測定する工程を含むことを特徴とする。
【００２０】
斯かるセメント組成物の製造方法によれば、測定結果に基づいてリン酸イオン濃度を調製することができ、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤の粒子分散作用をより確実に好適な範囲に調整することができるという利点がある。
【００２１】
さらに、本発明は、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤とリン酸塩とを含有することを特徴とするセメント用混和剤を提供する。ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤とリン酸塩との割合としては、固形分の重量比で１：０．３〜１：１．５であるものが好適である。
【００２２】
斯かる構成のセメント用混和剤によれば、液相中で生じたリン酸イオンによってポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤の粒子分散作用を好適な範囲に調整でき、且つ、このような調整に必要となるリン酸イオンを過不足なく添加することができる。
【００２３】
尚、本発明におけるリン酸イオン含有量としては、目的とする水セメント比でセメント組成物を調製し、３分間混練した後に遠心分離機（１００００ｒｐｍ、１０分間）にかけて分離した液相を、ＪＩＳ　Ｒ　５２０２　１８「五酸化りんの定量方法」に準じて測定し、Ｐ２Ｏ５換算で求めた値を言うものとする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明は、水とポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤とセメントとを混練したセメント組成物において、液相中に於けるリン酸イオンの含有量をＰ２Ｏ５換算で０．４〜１．２重量％としたものである。
液相中に含まれるリン酸イオンがＰ２Ｏ５換算で０．４未満であれば、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤の粒子分散作用を十分に抑制することができず、１．２重量％を越えて添加すると、コンクリートの強度発現性が悪くなり、リン酸の作用によってセメント粒子分散性能が低下するおそれがある。
【００２５】
リン酸イオンの供給源については特に限定されず、液相中へ溶解してリン酸イオンとなるものであればいずれの形態でもよい。よって、リン酸イオン供給源としては、例えば、他のセメント原料とともに焼成されたリン含有のセメントクリンカーや、或いは、セメントクリンカーの破砕時に各種リン酸塩やリン酸石膏として添加されるものでもよい。他のセメント原料とともに焼成するリン酸の原料として、例えば、アルミスラッジや肉骨粉、下水汚泥のようなリン含有の廃棄物を挙げることができる。
【００２６】
また、リン酸塩としては、ポリリン酸カリウム（Ｋ５Ｐ３Ｏ１０）、ピロリン酸四カリウム（Ｋ４Ｐ２０７）、リン酸水素二カリウム（Ｋ２ＨＰＯ４）、リン酸二水素カリウム（ＫＨ２ＰＯ４）、リン酸カリウム（Ｋ３Ｐ０４）、リン酸ナトリウム（Ｎａ３ＰＯ４）、リン酸水素二ナトリウム（Ｎａ２ＨＰＯ４）、リン酸二水素ナトリウム（ＮａＨ２ＰＯ４）等を使用することができる。
【００２７】
また、セメントクリンカーにリン酸塩を添加して製造したセメントを使用する場合には、セメントに対してＰ２Ｏ５換算で０．１〜０．３重量％のリン酸塩を添加したものを用いることが好ましい。
斯かる量のリン酸塩を添加したセメント組成物と水とを混練すると、セメントに元々含まれているリン酸の溶出に加えてこのリン酸塩が液相中に溶解するため、結果として液相中に槻ね０．４〜１．２重量％（Ｐ２Ｏ５換算）のリン酸イオンが含まれたセメント組成物を調製することができる。
【００２８】
本発明に於いてポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤としては、各種市販されているもの（１０〜３０％の水溶液）を使用することができる。
【００２９】
次に、本発明に係るセメント組成物の製造方法について説明する。
本発明に係るセメント組成物の製造方法は、セメント、骨材、水およびポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を混練する際に、その液相中にリン酸イオンをＰ２Ｏ５換算で０．４〜１．２重量％となるようにリン酸塩を添加するものである。
【００３０】
具体的な態様としては、以下の方法を例示できる。即ち、これらのセメント、骨材、水およびポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤をリン酸塩とともにコンクリートミキサによって混練し、セメント組成物を製造する。コンクリートミキサによる混練が完了すると、前記リン酸塩は全て液相中へ溶解した状態となるため、その一部を採取して遠心分離にかけ、上澄み液を回収してリン酸イオン濃度を測定する。
【００３１】
そして、リン酸イオン濃度が前記所定の濃度に達していなければ、別途リン酸塩を添加し、再び、該セメント組成物を混練する。
【００３２】
斯かるセメント組成物の製造方法においては、Ｐ２Ｏ５換算で０．１〜０．３重量％のリン酸塩を含んでなるセメントを使用することができ、該セメントを使用すると該リン酸塩の溶出によって液相中に槻ね０．４〜１．２重量％（Ｐ２Ｏ５換算）のリン酸イオンが含まれたセメント組成物となるため、別途リン酸塩を添加したり、リン酸塩の添加後に再度セメント組成物を混練するといった手間が不要となる。
【００３３】
あるいは、前記ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を用いる際に、該セメント混和剤として、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤とリン酸塩とが予め混合されてなるセメント混和剤を使用することも可能である。
斯かるセメント混和剤を使用することにより、リン酸イオンによるポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤の過度の粒子分散作用をより確実に調整し得るという効果がある。
【００３４】
該セメント混和剤に於いて、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤とリン酸との割合としては、固形分の重量比で１：０．３〜１：１．５であるものが好適である。
【００３５】
また、本発明に於いて使用されるセメントとしては、普通、早強、超早強、白色、耐硫酸塩、中庸熱、低熱などの各種ポルトランドセメント、該ポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッシュなどを混合した混合セメント、ジェットセメント、アルミナセメントなどの特殊セメント等を挙げることができる。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳しく説明する。ただし本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３７】
（実施例１）
低熱ポルトランドセメント１００重量部と、水３０重量部と、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤（ＮＭＢ社製、レオピルトＳＰ８Ｓ、以下、単に「混和剤」ともいう）２．１重量部と、ポリリン酸カリウム（Ｋ５Ｐ３Ｏ１０）０．３２重量部（Ｐ２Ｏ５換算で約０．１重量部）を混練し、混練直後の粘度が約０．５Ｐａ・ｓとなるような高流動性のセメント組成物を調製した。
【００３８】
（実施例２）
リン酸塩としてピロリン酸四カリウム（Ｋ４Ｐ２０７）を用い、混和剤を１．７重量部とする他は実施例１と同様にしてセメント組成物を調製した。
【００３９】
（実施例３）
リン酸塩としてリン酸水素ニカリウム（Ｋ２ＨＰＯ４）を用い、混和剤を１．３重量部とする他は実施例１と同様にしてセメント組成物を調製した。
【００４０】
（実施例４）
リン酸塩としてリン酸二水素カリウム（ＫＨ２ＰＯ４）を用い、混和剤を１．１重量部とする他は実施例１と同様にしてセメント組成物を調製した。
【００４１】
（比較例１）
リン酸塩を添加せず、混和剤を０．９重量部とする他は実施例１と同様にしてセメント組成物を調製した。
【００４２】
（リン酸イオン濃度の測定）
各セメント組成物の一部を遠心分離（１００００ｒｐｍ、１０分）して液相を分離し、ＪＩＳ　Ｒ　５２０２に準じてリン酸（Ｐ２０５）濃度を測定した。結果を表１に示す。
【００４３】
（粘度の測定）
各セメント組成物について、混練直後、３０分後、６０分後、９０分後にそれぞれ一部を採取し、二重円筒式回転粘度計（ハーケ社製、ＲＳ−１５０）によって粘度を測定した。結果を表１および図１に示す。
【００４４】
【表１】
2004091260.tif 000002
【００４５】
表１および図１に示すように、実施例１〜４のセメント組成物では９０分経過後においても混練時の粘度が維持されており、液相中のリン酸（Ｐ２０５）濃度を０．４〜１．２重量％の範囲内とすることにより、高流動性が長時間にわたって良好に保持されていることがわかる。
一方、比較例１のセメント組成物では、混練直後においては粘度が０．４７Ｐａ・ｓという高流動性を示しているものの、およそ６０分経過後から粘度が大きく上昇し始め、９０分経過後には０．６５Ｐａ・ｓにまで達していることから、流動性保持効果が実施例と比べて顕著に劣っていることがわかる。
【００４６】
次に、リン酸の添加方法として、クリンカーと石膏の混合粉砕時にリン酸塩を添加し、リン酸塩含有のセメントを使用した場合の試験を行った。
（実施例５）
ポリリン酸塩を０．２重量％含有した低熱ポルトランドセメント１００重量部と、水３０重量部と、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤（同上）１．６重量部とを混練し、混練直後の粘度が約０．５Ｐａ・ｓとなるような高流動性のセメント組成物を調製した。
【００４７】
（実施例６）
ポリリン酸塩を０．３重量％含有した低熱ポルトランドセメントを使用し、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を０．６重量部とする以外は、実施例５と同様にして高流動のセメント組成物を調製した。
【００４８】
（実施例７）
ポリリン酸塩を０．４重量％含有した低熱ポルトランドセメントを使用し、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を０．７２重量部とする以外は、実施例５と同様にして高流動のセメント組成物を調製した。
【００４９】
これら実施例５〜７のセメント組成物について、前記と同様にして粘度を測定した。結果を表２に示す。
【００５０】
【表２】
2004091260.tif 000003
【００５１】
続いて、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤にリン酸塩を添加して新たなセメント用混和剤を調製し、該セメント用混和剤を用いた場合の試験を行った。
（実施例８）
ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤（同上）２．１重量部と、該混和剤の固形分に対して４８重量％（即ち、１．０１重量部）のポリリン酸塩とを添加してセメント混和剤を調製した。そして、該セメント混和剤と、低熱ポルトランドセメント１００重量部と、水３０重量部とを混練し、混練直後の粘度が約０．５Ｐａ・ｓとなるような高流動性のセメント組成物を調製した。
【００５２】
（実施例９）
ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤（同上）２．７重量部と、該混和剤の固形分に対して６３重量％（即ち、１．７０重量部）のポリリン酸塩とを添加してセメント混和剤を調製し、該セメント混和剤を用いて同様にしてセメント組成物を調製した。
【００５３】
（実施例１０）
ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤（同上）３重量部と、該混和剤の固形分に対して７９重量％（即ち、２．３７重量部）のポリリン酸塩とを添加してセメント混和剤を調製し、該セメント混和剤を用いて同様にしてセメント組成物を調製した。
【００５４】
これら実施例８〜１０のセメント組成物について、前記と同様にして粘度を測定した。結果を表３に示す。
【００５５】
【表３】
2004091260.tif 000004
【００５６】
表２および３に示したように、リン酸塩の添加方法として、リン酸塩を含有したセメント組成物を用いた場合、およびポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤にリン酸塩を添加した場合のいずれを採用した場合であっても、初期の高流動性が長時間にわたって維持されており、該ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤の流動性保持効果が良好に発揮されていることがわかる。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、本発明よれば、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を使用するセメント組成物において、該ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤の粒子分散効果と流動性保持効果とを共に良好に発揮させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例および比較例のセメント組成物について、粘度の経時変化を示したグラフ。
【図１】
2004091260.tif 000005