(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣａＯ原料、ＳｉＯ2原料及びＣａＦ2原料を熱処理して得られる物質であって、遊離石灰、ＣａＯ−ＳｉＯ2−ＣａＦ2系化合物であるカルシウムフロロシリケート及びＣａＦ2を含有してなり、遊離石灰、カルシウムフロロシリケート及びＣａＦ2の合計１００質量部中、遊離石灰が３０〜６５質量部、カルシウムフロロシリケートが２０〜５５質量部、ＣａＦ2が５〜３０質量部であるセメント混和材。
【請求項２】
セメントと、請求項１記載のセメント混和材とを含有してなり、セメントとセメント混和材からなるセメント組成物１００質量部中、セメント混和材が３〜１１質量部であるセメント組成物。
【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。
【０００２】
【従来の技術】
セメント・コンクリートのひび割れ低減や曲げ耐力の向上は、コンクリート構造物の信頼性、耐久性、美観等の観点から重要であり、これらを改善する効果のあるセメント混和材、すなわち、セメント系膨張材の更なる技術の進展が望まれている。従来より、セメント・コンクリートに膨張性を与えるセメント混和材としては、例えば、遊離石灰−アウイン−無水セッコウ系膨張材（特公昭42-21840号公報）や、遊離石灰−カルシウムシリケート−無水セッコウ系膨張材（特公昭53-31170号公報）等があった。一方、近年では、コンクリートの高性能化を目的として、高流動コンクリートや高強度コンクリートの開発が盛んに行われている。
ここで、コンクリートとは、セメントペースト、モルタル及びコンクリートを総称するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの高性能なコンクリートでは、膨張材の効果が十分に発揮されないことが指摘されている。現在では、膨張材の混和率が低くても大きな膨張性を付与できる、膨張特性の優れた膨張材の開発が待たれているのが実状である。
また、最近では、従来の仕様規定型の設計体系から、性能規定型の設計体系へ移行が検討されており、これまでやや軽視されていた耐久性についても明確な性能規定が定められるものと考えられる。すなわち、ひび割れの耐久性に対する影響の定量化がなされるため、ひび割れの低減は重要な課題となるが、ひび割れ低減に効果のあるセメント系膨張材を広範に利用するためには、使用量を少なくして、経済的負担を小さくすることが不可欠である。
本発明者らは、これらの課題を解決すべく種々の検討を重ねた結果、特定のセメント混和材を使用することにより、前記課題が解決できるとの知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、ＣａＯ原料、ＳｉＯ2原料及びＣａＦ2原料を熱処理して得られる物質であって、遊離石灰、ＣａＯ−ＳｉＯ2−ＣａＦ2系化合物であるカルシウムフロロシリケート及びＣａＦ2を含有してなり、遊離石灰、カルシウムフロロシリケート及びＣａＦ2の合計１００部中、遊離石灰が３０〜６５部、カルシウムフロロシリケートが２０〜５５部、ＣａＦ2が５〜３０部である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り、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、セメント混和材が３〜１１部であるセメント組成物である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に詳細に説明する。
【０００６】
本発明のセメント混和材とは、ＣａＯ原料、ＳｉＯ2原料及びＣａＦ2原料を熱処理して得られる物質であって、遊離石灰、カルシウムフロロシリケート及びＣａＦ2を含有してなるものである。その割合については、特に限定されるものではないが、遊離石灰、カルシウムフロロシリケート及びＣａＦ2からなるクリンカー１００部中、遊離石灰は３０〜６５部が好ましく、３５〜５５部がより好ましい。また、カルシウムフロロシリケートは２０〜５５部が好ましく、３０〜５０部が好ましい。さらに、ＣａＦ2は５〜３０部が好ましく、１０〜２５部がより好ましい。クリンカー中の各化合物の組成割合が前記の範囲にないと、優れた膨張特性が得られない場合がある。
なお、本発明で使用する配合割合を示す部、％は質量単位である。
【０００７】
本発明のカルシウムフロロシリケートとは、ＣａＯ−ＳｉＯ2−ＣａＦ2系化合物を総称するものであり、ＣａＯをＣ、ＳｉＯ2をＳと表すと、Ｃ11Ｓ4ＣａＦ2やＣ3Ｓ2ＣａＦ2等が挙げられるが、本発明ではカルシウムフロロシリケートを以下、Ｃ11Ｓ4ＣａＦ2と表す。
【０００８】
本発明のセメント混和材を製造する際、ＣａＯ原料、ＳｉＯ2原料及びＣａＦ2原料を熱処理して得られる物質であって、遊離石灰、Ｃ11Ｓ4ＣａＦ2及びＣａＦ2とからなるクリンカーを合成してこれを粉砕して製造される。遊離石灰、Ｃ11Ｓ4ＣａＦ2及びＣａＦ2の一部、あるいは全部を別々に合成し、これらを混合したものでは、本発明のような効果は得られない。
ＣａＯ原料、ＳｉＯ2原料及びＣａＦ2原料を配合したものを熱処理して、遊離石灰、Ｃ11Ｓ4ＣａＦ2及びＣａＦ2とからなるクリンカーを合成し、これを粉砕して製造されたものか否かを確認する方法としては、例えば、セメント混和材の粗粒子、具体的には１００μｍよりも大きな粒子を顕微鏡等により観察して組成分析を行い、粒子中に遊離石灰、Ｃ11Ｓ4ＣａＦ2及びＣａＦ2が混在していることを確認することによって容易に判別できる。
【０００９】
本発明のセメント混和材を製造する際の熱処理温度は、原料の混合物の配合比や、不純物の含有量により、ＣａＦ2の分解温度が大きく変化するため、特に限定されるものではないが、１０００〜１３５０℃の範囲が好ましく、１０５０〜１３００℃の範囲がより好ましい。１０００℃未満では、得られたセメント混和材の膨張特性が十分でなく、１３５０℃を超えるとＣａＦ2が融解する場合がある。
【００１０】
原料の混合方法は、特に限定されるものではなく、通常の方法が可能である。
膨張物質を製造する熱処理方法としては、特に限定されるものではなく、ロータリーキルンや電気炉等を使用することによって行うことができる。
【００１１】
ＣａＯ原料としては、石灰石や消石灰等が上げられ、ＳｉＯ2原料としては、珪石、珪砂及び粘土等が挙げられ、ＣａＦ2原料としては、天然に産出するホタル石や、工業副産物としてのＣａＦ2等が挙げられる。
【００１２】
本発明のセメント混和材の粒度は特に限定されるものではないが、通常、ブレーン比表面積で１５００〜６０００ｃｍ2／ｇが好ましく、２５００〜４０００ｃｍ2／ｇがより好ましい。セメント混和材の粒度が１５００ｃｍ2／ｇ未満では、長期耐久性が悪くなる場合があり、６０００ｃｍ2／ｇを超えると十分な膨張特性が得られない場合がある。
【００１３】
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、３〜１１部が好ましく、５〜９部がより好ましい。３部未満では、十分な膨張特性が得られない場合があり、１１部を超えて使用すると過膨張となる場合がある。
【００１４】
本発明のセメントとしては、普通セメント、早強、超早強、低熱及び中庸熱等各種ポルトランドセメントと、これらセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ及びシリカを混合した各種混合セメント、並びに石灰石微粉末等を混合したフィラーセメント等がある。
【００１５】
本発明では、減水剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動化剤、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及び凝結促進剤、凝結遅延剤、並びにセメント急硬剤、ベントナイト等の粘土鉱物及びハイドロタルサイト等のアニオン交換体、ホウ酸及びその塩等のうちの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使用することが可能である。
【００１６】
本発明では、各材料の混合方法は特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合しても良いし、予めその一部、或いは全部を混合しておいても差し支えない。混合装置としては、既存のいかなる装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、V型ミキサ及びナウタミキサ等が挙げられる。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
【００１８】
実施例１
ＣａＯ原料、ＳｉＯ2原料、ＣａＦ2原料を配合し、混合粉砕した後、電気炉を用いて１２００℃で３時間熱処理して表１に示す組成のクリンカーを合成し、粉砕してブレーン比表面積３３００±２００ｃｍ2／ｇのセメント混和材を製造した。化合物の同定はＸ線回折で行い、化学分析で求めた組成からその割合を算出した。
【００１９】
セメントとセメント混和材からなるセメント組成物１００部に対して、セメント混和材を７部使用し、水／セメント組成物比＝５０％、セメント組成物／砂比＝１／３のモルタルを調製して、材齢７日の長さ変化率の測定を行った。また、比較のため、遊離石灰、Ｃ11Ｓ4ＣａＦ2、ＣａＦ2を別々に合成して混合したもの（実験No.1-20：セメント混和材Ｔ）についても同様に試験した。結果を表１に併記する。
【００２０】
＜使用材料＞
セメント：市販普通ポルトランドセメント
水：水道水
砂：新潟県姫川産、比重２．６２
ＣａＯ原料：試薬１級炭酸カルシウム
ＳｉＯ2原料：試薬１級二酸化ケイ素
ＣａＦ2原料：試薬１級フッ化カルシウム
【００２１】
＜測定方法＞
長さ変化率：ＪＩＳ  Ａ  ６２０２に準じて測定。
【００２２】
【表１】
0004563599.tif 000002
【００２３】
表１より、本発明のセメント混和材を使用したモルタルは、優れた膨張特性を示していることがわかる。また、遊離石灰、Ｃ11Ｓ4ＣａＦ2、ＣａＦ2を別々に合成し混合したものは、本発明の効果が得られないことがわかる。
【００２４】
実施例１のセメント混和材Ｃを使用し、セメント組成物１００部中のセメント混和材の配合量を表２に示すように変え、圧縮強度を測定したこと以外は、実施例１と同様に行った。結果を表２に併記する。
【００２５】
＜測定方法＞
圧縮強度：ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に準じて測定。
【００２６】
【表２】
0004563599.tif 000003
【００２７】
表２より、本発明のセメント混和材を添加したモルタルは、その配合量が増加するに従い長さ変化率が大きくなり、優れた膨張特性を示すことがわかる。
【００２８】
【本発明の効果】
本発明のセメント混和材を使用することにより、混和率が少なくてもコンクリートに優れた膨張特性を付与することが可能となる。