(57)【要約】【課題】普通ポルトランドセメントを結合材とするセメントペースト、モルタル、コンクリートなどのセメント組成物に対して、その流動性や凝結性、強度発現性を改善するセメント添加剤、これを含有するセメント組成物を提供する。【解決手段】ポルトランドセメント（Ｃ）、リグニンスルホン酸塩及びポリカルボン酸からなる群より選ばれた一種又は二種以上の減水剤（Ｂ）、及び硫酸リチウム（Ａ）を含有するセメント組成物。減水剤の添加量がセメント重量に対して０．１〜５重量％である。硫酸リチウムの添加量がセメント重量に対して０．０１〜５重量％である。【選択図】　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポルトランドセメント（Ｃ）、リグニンスルホン酸塩及びポリカルボン酸からなる群より選ばれた一種又は二種以上の減水剤（Ｂ）、及び硫酸リチウム（Ａ）を含有するセメント組成物。
【請求項２】
減水剤の添加量がセメント重量に対して０．１〜５重量％である請求項１に記載のセメント組成物。
【請求項３】
硫酸リチウムの添加量がセメント重量に対して０．０１〜５重量％である請求項１又は請求項２の記載のセメント組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、普通ポルトランドセメントを結合材とするセメントペースト、モルタル、コンクリートなどのセメント組成物に対して、その流動性や凝結性、強度発現性を改善するセメント添加剤、これを含有するセメント組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セメントペースト、モルタル、コンクリートなどのセメント組成物に流動性を付与して施工性を向上させ、また減水効果によって強度を高めるためセメント分散剤（減水剤）が使用されている。また、セメント組成物の凝結促進、硬化初期の強度を高めるために塩化カルシウム、亜硝酸カルシウム、ロダンカルシウム、ギ酸カルシウム等の硬化促進剤が使用されている。
【０００３】
アルミナセメントに、リチウム塩を添加して凝結時間の調整および耐熱性を向上させようとする試みは従来から実施されている。
【０００４】
例えば特開平１０−２３１１６５号、特開平１０−２７３３５７号、及び特開平１１−２１１６０号にはアルミナセメント、高炉スラグ、ポルトランドセメント、石膏および消石灰よりなる水硬性無機結合材と、硫酸アルミニウム類、リチウム塩および硬化遅延剤よりなる凝結調整剤と、流動化剤、増粘剤、消泡剤、膨張剤および細骨材とよりなる超速硬性無収縮グラウト材が開示されている。リチウム塩としては炭酸リチウム、塩化リチウム、硫酸リチウム、硝酸リチウム、水酸化リチウム等が開示されている。
【０００５】
特公平１−５５２１２号にはセメント１００重量部、細骨材０重量部〜適量、粗骨材０重量部〜適量、水適量および、以下（ａ）〜（ｃ）、（ａ）：リチウム、アルミニウム、ガリウム、タリウムの硫酸塩またはそれらの金属を含む硫酸復塩の１種または２種以上の硫酸塩、（ｂ）：オキシカルボン酸またはその塩、及び（ｃ）：アルカリ金属の炭酸塩を含有した水硬性セメント配合物を型枠に打設し、これを４０〜１２０℃／時間の昇温速度により８０〜１１０℃の温度で急速高温養生するセメント成形体の製造方法が開示されている。
【０００６】
特開平３−４８１４７号には水硬性セメントに対して、リチウム、アルミニウム、ガリウム、タリウムの硫酸塩およびそれらの金属を含む硫酸復塩の１種又は２種以上を０．１〜２０重量％の割合で添加した水硬性セメント配合物を成形後、４０〜１２０℃／時間の昇温速度により８０〜１１０℃の温度で急速高温養生するセメント成形体の製造方法が開示されている。そして、ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物、トリメチロールメラミンモノスルホン酸塩縮合物等の減水剤を添加することが開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
リグニンスルホン酸塩は古くからセメント、コンクリートの減水剤として使用されているが、凝結遅延作用があるために使用量が限られている。また、硬化初期の強度が低いために早期に強度が求められる現場やコンクリート製品への使用は限定された範囲に留まっている。
【０００８】
ポリカルボン酸系の減水剤は少量の添加で分散減水効果が得られ、流動性の保持効果も高いために、スランプ保持形の減水剤いわゆる高性能ＡＥ減水剤の主成分として使用されている。しかし、凝結遅延作用があり、硬化初期の強度が低いという欠点を有している。
【０００９】
これらの減水剤成分による初期強度の低下を克服し、より高い初期強度を得るためには硬化促進剤との併用が好ましい。しかし、硬化促進剤として広く使用されていた塩化カルシウム等の塩化物はコンクリート中の鉄筋を腐食させることから使用が規制されている。また、ロダンカルシウム、亜硝酸カルシウム、ギ酸カルシウム等の促進剤は、硬化促進作用が塩化カルシウムに比べ劣り、多量に使用すると練り混ぜ後のモルタル、コンクリートの流動性を低下させるという問題がある。
【００１０】
本願発明の課題は、硬化遅延性を有する減水剤を使用した場合にセメント組成物の流動性を損なうことなく、セメント組成物の硬化初期の強度を高めることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願発明は第１観点として、ポルトランドセメント（Ｃ）、リグニンスルホン酸塩及びポリカルボン酸からなる群より選ばれた一種又は二種以上の減水剤（Ｂ）、及び硫酸リチウム（Ａ）を含有するセメント組成物、
第２観点として、減水剤の添加量がセメント重量に対して０．１〜５重量％である第１観点に記載のセメント組成物、及び
第３観点として、硫酸リチウムの添加量がセメント重量に対して０．０１〜５重量％である第１観点又は第２観点の記載のセメント組成物である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本願発明は、ポルトランドセメントを水硬性物質とするセメント組成物において特定の減水剤成分と硫酸リチウムとを組み合わせることによって、初期の流動性を損なうことなしに高い初期強度を得ようとするものである。
【００１３】
即ち、ポルトランドセメント（Ｃ）、リグニンスルホン酸塩及びポリカルボン酸からなる群より選ばれた一種又は二種以上の減水剤（Ｂ）、及び硫酸リチウム（Ａ）を含有するセメント組成物である。
【００１４】
本願発明で使用される水硬性物質としての（Ｃ）成分のポルトランドセメントは普通ポルトランドセメントであるが、早強ポルトランドセメントを用いることもできる。そして、アルミナ分が１０重量％以下で実質的にアルミナセメントを含まないセメントである。
【００１５】
本願発明で使用するリグニンスルホン酸塩系減水剤としては、リグニンスルホン酸のナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩、カルシウム、マグネシウム塩を主成分としたセメントコンクリート用の減水剤であり、部分酸化させた変性リグニンスルホン酸塩、アルキルナフタレン誘導体と共縮合させた変性リグニンスルホン酸塩誘導体が例示される。
【００１６】
本願発明で使用するポリカルボン酸系減水剤としては、末端にカルボキシル基を有するポリマー系セメントコンクリート用減水剤であって、ポリカルボン酸化合物、ポリカルボン酸エーテル、ポリカルボン酸エステル、カルボン酸エステル架橋ポリマー等が例示される。それらポリカルボン酸としては、例えば不飽和二重結合を有するカルボン酸のラジカル共重合物、不飽和二重結合を有するカルボン酸とオレフィン又はメトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート等の不飽和二重結合を有するカルボン酸のエステル化物のラジカル重合物、カルボキシル基含有重合体にアルキレンイミン及び／又はアルキレンオキサイドを付加したもの、オレフィンとエチレン性不飽和ジカルボン酸無水物を共重合したものの加水分解物、オレフィンと無水マレイン酸との共重合体やスチレン又はその他の共重合性モノマーと無水マレイン酸との共重合体などの加水分解物が挙げられる。
【００１７】
本願発明の減水剤の使用量は、セメントに対して固形分に換算して０．１〜５重量％の範囲である。０．１重量％より少ないとセメントに対する分散作用が表れず、減水効果や流動性向上の作用が得られない。また、５重量％を超えると材料分離が生じるため好ましくない。
【００１８】
硫酸リチウムの使用量は、セメントに対して０．０１〜５重量％の範囲である。０．０１重量％より少ないと添加効果が小さく、また、５重量％を超えると添加に応じた効果が得られない。
【００１９】
本願発明で硬化促進剤として使用する硫酸リチウムは、無水塩あるいは一水塩結晶であり、粉末状態又は水溶液の形態で使用できる。
【００２０】
本願発明で使用するポルトランドセメントは普通ポルトランドセメントであるが、早強ポルトランドセメントも使用することができ、それらのポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフュームなどを添加した混合セメントを使用する事が出来る。
【００２１】
【実施例】
実施例１
セメント量３２０ｋｇ／ｍ３、水セメント比（Ｗ／Ｃ）５３％、細骨材率４８％のコンクリートを作成した。セメントは普通ポルトランドセメント（太平洋セメント製）、粗骨材は砕石２００５（東京都八王子産）、細骨材は川砂（富山県神通川産）を使用した。その際、減水剤及び２０重量％の硫酸リチウム水溶液を第１及び２表に示す割合で添加した。
【００２２】
表１、表２及び５表中の減水剤は、Ｂ１：リグニン系減水剤（リグニンスルホン酸ソーダ）、Ｂ２：リグニン系減水剤（リグニンスルホン酸カルシウム）、Ｂ３：ポリカルボン酸系減水剤（ポリカルボン酸エーテル系）、Ｂ４：ポリカルボン酸系減水剤（末端スルホン酸基を有するポリカルボン酸系減水剤）、Ｂ５　：ナフタレン系減水剤、Ｂ６：メラミン系減水剤を使用した。
【００２３】
表１、表２及び表５中の減水剤の添加割合は固形分に換算した添加割合（重量％）であり、セメント重量に対する割合である。また硫酸リチウム及びその他の硬化促進剤の添加割合についても固形分に換算した添加割合（重量％）であり、セメント重量に対する割合である。
【００２４】
試験番号１〜１２は本願発明のセメント組成物であり表１にその配合割合を記載した。試験番号１３〜２０は比較のセメント組成物であり表２にその配合割合を記載した。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
【表２】
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コンクリートは２０℃の試験室内で作成し、スランプ、空気量を測定した後、１０φ×２０ｃｍ円柱試験体を作成した。試験体は２０℃水中養生とし、材令１日、３日、２８日の圧縮強度（Ｎ／ｍｍ２）を測定した。第３及び４表に測定結果を示す。
【００２７】
【表３】
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【００２８】
【表４】
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実施例２
セメント量３２０ｋｇ／ｍ３、水セメント比（Ｗ／Ｃ）５３％、細骨材率４８％、スランプ１８ｃｍ、空気量４％のコンクリートを作製した。セメントは普通ポルトランドセメント（太平洋セメント製）、粗骨材は砕石２００５（東京都八王子産）、細骨材は川砂（富山県神通川産）を使用した。その際、減水剤及び硬化促進剤を第５表に示す割合で添加した。
【００２９】
表５中の試験番号２２は本願発明のセメント組成物であり、試験番号２１、２３〜２５は比較のセメント組成物であり、それぞれ表５にその配合割合を記載した。
【００３０】
【表５】
2004002080.tif 000006
コンクリートは２０℃の試験室内で作成し、スランプ、空気量を測定した後、１０φ×２０ｃｍ円柱試験体を作製した。試験体は２０℃水中養生とし、材令１日、３日、２８日の圧縮強度を測定した。第６表に測定結果を示す。
【００３１】
【表６】
2004002080.tif 000007
【００３２】
【発明の効果】
リグニンスルホン酸系減水剤、ポリカルボン酸系減水剤と硫酸リチウムを併用することにより、１日目、３日目の強度が硫酸リチウム無添加のものと比べて著しく強度が増大していることが認められる。一方、ナフタレン系減水剤やメラミン系減水剤では硫酸リチウムを添加することによる強度の増大はわずかである。作用機構は明らかではないが、リグニンスルホン酸系減水剤、ポリカルボン酸系減水剤は凝結遅延作用があり、硫酸リチウムはこれらの遅延作用を緩和し逆に促進する機能をもっているものと推測される。