(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントと水と骨材とを混練して硬化性組成物を調整し、該硬化性組成物を硬化させて硬化体を製造するに際して、養生時の硬化体の内部温度の最高値が６０℃を超える場合に、セメントとしてボーグ式で算出される３ＣａＯ・ＳｉＯ２量が３５〜５０質量％かつ２ＣａＯ・ＳｉＯ２量が２０〜４０質量％のポルトランドセメントを用い、水セメント比は３０％以下とすると共に、混練時の練り上がり温度を３６〜４０℃とすることを特徴とする硬化体の製造方法。
【請求項２】
セメントの３ＣａＯ・ＳｉＯ２量が４０〜５０質量％である請求項１記載の硬化体の製造方法。
【請求項３】
セメントの２ＣａＯ・ＳｉＯ２量が３０〜４０質量％である請求項１又は２いずれか記載の硬化体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な硬化性体の製造方法に関するものである。さらに詳しくは優れた強度発現性が得られる硬化性体の製造方法である。
【背景技術】
【０００２】
ポルトランドセメント等の水硬性セメントは、その構成成分であるクリンカーに含まれる３ＣａＯ・ＳｉＯ２、２ＣａＯ・ＳｉＯ２等の鉱物の水和反応により硬化する。クリンカーに含まれる鉱物は温度依存性が高く、硬化性組成物の製造時や硬化時の温度により硬化性体の性状が大きく異なることが一般的に知られている。
【０００３】
硬化性組成物の水和反応は材齢の経過とともに徐々に進行し、強度もそれに伴い増加するが、混練温度および硬化時の養生温度を高めることにより、セメントの水和を促進させ、初期材齢から高い強度が得ることが可能となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、硬化体の製造時の温度が高すぎる場合、注水直後のセメントの水和が著しく促進されるため、練上がり時に流動性が低下するという問題を有していた。また、硬化時における硬化体内部の最高温度が６０℃以上となると、セメントの水和反応が急激に進行するために健全な水和が阻害され、強度発現に影響を及ぼすという問題を有していた。
【０００５】
従って、本発明は、セメント、骨材および水を使用した硬化性組成物において、高温環境下での混練において流動性の経時的な変化を小さくしながら、６０℃を超える環境で養生を行っても安定した強度発現の達成を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を進めた。そして、ポルトランドセメントの３ＣａＯ・ＳｉＯ２量および２ＣａＯ・ＳｉＯ２量を特定範囲に調整し、さらに練り上がり温度を制御することにより、高温環境で混練温度を高くした場合でも流動性を維持することが可能となり、かつ養生温度が６０℃を超える場合でも安定した強度発現性を達成することが可能であることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、セメントと水と骨材とを混練して硬化性組成物を調整し、該硬化性組成物を硬化させて硬化体を製造するに際して、硬化体の内部温度の最高値が６０℃を超える場合に、セメントとしてボーグ式で算出される３ＣａＯ・ＳｉＯ２量が３５〜５０質量％かつ２ＣａＯ・ＳｉＯ２量が２０〜４０質量％のポルトランドセメントを用い、水セメント比は３０％以下とすると共に、混練時の練り上がり温度を３６〜４０℃とすることを特徴とする硬化体の製造方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高温環境下において優れた流動性の保持能力を有すると共に、硬化体の内部温度を６０℃以上とすることにより強度発現性にも優れるという、従来の硬化性組成物には無い優れた特性を発揮する硬化性組成物を製造することができ、その工業的価値は極めて高いものである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を更に詳細に説明する。なお、本発明におけるセメントの鉱物組成は、定法により求めたセメントの化学成分の組成比からボーグ式により算出されたものを表す。
【００１０】
本発明において、セメントに含まれる３ＣａＯ・ＳｉＯ２量（含有率）は、３５〜５０質量％以上であることが重要である。上記３ＣａＯ・ＳｉＯ２量が３５％より少ない場合は、初期の強度発現性が低下する。また、５０質量％より多い場合は、高温時において硬化性組成物の水和反応が早く進行するため、流動性が低下する。
【００１１】
本発明において、セメントに含まれる３ＣａＯ・ＳｉＯ２量は、３５〜５０質量％であれば特に限定されるものではないが、好ましくは４０〜５０質量％である。
【００１２】
本発明において、セメントに含まれる２ＣａＯ・ＳｉＯ２量は、２０〜４０質量％であることが重要である。上記３ＣａＯ・ＳｉＯ２量が２０質量より少ない場合、高温時において硬化性組成物の水和反応が早く進行するため、流動性が低下する。また、４０質量％より多い場合、初期の強度発現性が低下する。
【００１３】
本発明において、セメントに含まれる２ＣａＯ・ＳｉＯ２量は、２０〜４０質量％であれば特に限定されるものではないが、好ましくは３０〜４０質量％である。
【００１４】
本発明において、セメントの３ＣａＯ・ＳｉＯ２量と２ＣａＯ・ＳｉＯ２量の合計は、７０質量％以上に調整されることが望ましい。７０質量％に満たない場合、十分な強度発現性が得られない可能性がある。
【００１５】
本発明におけるセメントは上記条件を満たすものであれば限定されないが、ポルトランドセメントであることが特に好ましい。
【００１６】
本発明において、セメントに含まれる上記成分以外の成分としては、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３、石こう等の他、ＪＩＳ  Ｒ  ５２１０に規定されたポルトランドセメントにおける無機質混合材が挙げられる。
【００１７】
本発明において、セメントのブレーン値は３０００〜４０００ｃｍ２／ｇに調整されることが望ましい。３０００ｃｍ２／ｇより小さいと、得られる硬化性組成物の強度発現性が低下する傾向がある。一方、４０００ｃｍ２／ｇを超えると、初期の水和反応性が高まり、初期の強度発現性は向上するが、流動性が低下するため好ましくない。
【００１８】
本発明において、セメント中の石こう配合量は、ポルトランドセメントのＳＯ３含有量が１〜５質量％となる量とすることが好ましい。１質量％以上とすることにより、セメント中の３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３の水和を抑制でき、十分な施工時間を確保することが容易となる。一方、石こう配合量が５質量％以下とすることで、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３と石こうとの過剰な反応が抑制され、十分な流動性を確保しやすい。
【００１９】
本発明においては、セメントの調整方法は特に制限されず、公知の方法に従えばよく、例えば１種類以上のセメントクリンカーおよび石こうを所定の割合に配合する方法が一般に採用される。
【００２０】
また、セメントクリンカーと石こうの混合方法もそれぞれの成分を個別に粉砕したものを混合する方法、任意の２成分以上を同時に粉砕し、別途粉砕した残りの成分と混合する方法、全ての成分を同時に粉砕する方法等が使用できる。
【００２１】
本発明におけるセメントには従来周知のものであり、前記のようにこのようなセメントには石こうが含まれている。この石こうは、天然石こう、排煙脱硫石こうやリン酸石こうなどの化学石こう等が特に制限なく使用できる。
【００２２】
本発明において、前記組成を有するセメントの調整は、従来周知の方法で原料組成を調整し、焼成することにより単一のクリンカーを得、それを用いてセメントとしても良いし、別途調製された２種類以上のセメントを、前記組成を満足する割合で混合して行うこともできる。具体的には、普通ポルトランドセメントと低熱ポルトランドセメントの混合物、早強ポルトランドセメントと低熱ポルトランドセメントの混合物などが例示される。
【００２３】
２種類以上のセメントを混合して本発明における硬化性組成物を調製する際、上記２種類以上のセメントを混合するタイミング方法は特に制限されないが、公知の混合機により予め混合したものを使用しても良いし、硬化性組成物を製造する際に、所定の混合割合になるように２種類以上のセメントを同時に使用しても良い。  本発明においては、硬化性組成物中にポリカルボン酸系セメント分散剤が含まれていることが好ましい。ポリカルボン酸系セメント分散剤とは、ポリカルボン酸塩、ポリカルボン酸エーテル、ポリエーテルカルボン酸塩、カルボン酸共重合物等が挙げられ、実用上は、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤と称される。ポリカルボン酸系セメント分散剤は、その他の高性能ＡＥ減水剤であるナフタレン系、メラミン系等のセメント分散剤と比較して、分散効果および流動性の保持能力が優れる。ポリカルボン酸系セメント分散剤を使用する場合、その使用量は０．１〜３．０質量％とすることが好ましい。
【００２４】
本発明において、骨材は、モルタルやコンクリートの骨材として公知のもの、例えば砂などの細骨材、砂利などの粗骨材等を特に制限なく使用できる。また、水もモルタルやコンクリートの調整用として公知の水が特に制限なく使用できる。具体的には、工水、水道水等である。
【００２５】
本発明において、骨材の使用量は特に限定されるものではないが、例えばモルタルの場合は全組成物量に対して２０〜５０質量％、コンクリートの場合は６５〜９０質量％とするのが一般的である。前記硬化性組成物に対する上記セメント分散剤の配合量は特に制限されるものではない。好適な組成を例示すれば、セメントに対して０．１〜５．０質量％、好ましくは０．１〜３．０質量％である。
【００２６】
本発明の硬化性組成物は、ポルトランドセメント、ポリカルボン酸系セメント分散剤、骨材および水のほかに、本発明の効果を著しく阻害しない範囲で、モルタルやコンクリートの調製に際して混合される公知の添加剤である空気量調整剤、凝結促進剤、防錆剤、増粘剤、膨張剤、鉱物質微粉末を添加配合しても構わない。
【００２７】
本発明の硬化性組成物において、水セメント比は３０％以下とすることが重要である。水セメント比が３０％を超えると、強度を十分に発現することができない。３０％以下ならば特に限定されるものではないが、好ましくは２０〜３０％である。
【００２８】
本発明において、セメントとポリカルボン酸系セメント分散剤、骨材および水の混練方法は特に制限されない。例えば、全部を同時に混合する方法、セメントを、水とポリカルボン酸系セメント分散剤との混合溶液と混合する方法などが挙げられる。また、上記の混合には、モルタルやコンクリートの混合（混練）機として公知の混合機が特に制限なく使用される。
【００２９】
本発明においては、セメントの水和を促進させるために、練上がり後の硬化性組成物の温度を３６〜４０℃に調整することが重要である。練上がり温度３６℃未満では、高い初期強度を発現させるための水和反応が十分に進行しない。また、練上がり後の硬化性組成物の温度が４１℃以上となった場合、注水直後のセメントの水和が急激に進行するため、流動性が低下する。好ましくは３７〜４０℃である。
【００３０】
なおここで練上がり温度とは、混合（混練）機から排出直後に温度計で測定した、硬化性組成物の温度のことをいう。
【００３１】
本発明において、セメントの水和を促進させるために、養生時の硬化体内部温度を６０℃以上とすることが特に好ましい。硬化体内部温度が６０℃未満では、高い初期強度を発現させるための水和反応が十分に進行しない。
【００３２】
本発明において、養生時の硬化体内部温度を６０℃以上とする方法としては、例えばセメント自身の水和発熱による方法または乾燥機等の温度上昇装置を用いる方法等がある。養生時の硬化体内部温度は好ましくは６０〜１１０℃である。
【００３３】
かかる硬化性組成物を硬化させた硬化体は、骨材として細骨材のみを用いた高流動モルタルおよび高強度モルタル、細骨材および粗骨材を用いた高流動コンクリートおよび高強度コンクリートなどを構成した場合に前記の優れた性能を発揮し、それぞれの用途に好適に使用することができる。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例により本発明の構成および効果を説明するが、本発明が実施例に限定されるものではない。
【００３５】
実施例１
３ＣaО・ＳｉＯ２量が４５質量％、２ＣaО・ＳｉＯ２量が３５質量％、ブレーン比表面積３４００ｃｍ２／ｇの中庸熱ポルトランドセメントと、水、細骨材およびポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を使用し、表１に示す割合で配合した水セメント比２７％のモルタル組成物を、３７±１℃の環境において、ソイルミキサーにより練り混ぜ、練上がり直後のモルタルにより練上がり直後から６０分までの流動性の経時変化を、硬化後のモルタルにより材齢９１日までの圧縮強度を測定した。モルタルの流動性は、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１「セメントの物理試験方法」に示すモルタルの０打フローを測定した。モルタルの圧縮強度は、ＪＳＣＥ−Ｇ  ５０５「円柱供試体を用いたモルタルまたはセメントペーストの圧縮強度試験方法」に基づいて実施した。養生中のモルタルは乾燥機により温度履歴を与えた。温度履歴の詳細は、注水１２時間後に昇温速度５℃／ｈで最高温度１０５℃まで上昇し、１０５℃で６時間保持した後、注水１６８時間後に２０℃となるように徐冷した。注水１６８時間以降は２０℃環境で養生した。結果を表２および表３に示す。
【００３６】
実施例２
温度履歴の最高温度９０℃とし、他の条件は実施例１と同様にして組成物を得、同様に評価を行った。結果を表２および表３に示す。
【００３７】
比較例１、２
比較例１として、練上がり温度を２０±１℃とし温度履歴を与えずに２０℃環境で養生した。比較例２として、練上がり温度を４２±１℃とし、他の条件は実施例１と同様にして組成物を得、同様に評価を行った。結果を表２および表３に示す。
【００３８】
比較例３、４
比較例３として、セメントに３ＣaО・ＳｉＯ２量が５５質量％、２ＣaО・ＳｉＯ２量が１７質量％、ブレーン比表面積３２２０ｃｍ２／ｇの普通ポルトランドセメントを使用して練上がり温度を２０℃とし、比較例４として、セメントに比較例３と同じ普通ポルトランドセメントを使用して温度履歴の最高温度１０５℃とし、比較例５として、セメントに比較例３と同じ普通ポルトランドセメントを使用して温度履歴の最高温度を９０℃とした。他の条件は実施例１と同様にして組成物を得、同様に評価を行った。これら条件を表１に示す。結果を表２および表３に示す。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
【表２】
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【００４１】
【表３】
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