(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、５〜30部使用する、ブレーン比表面積値が4,000cm2/g以上でガラス化率が10%以下のゲーレナイトを主成分とする中性化抑制機能を有するセメント混和材。
【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。
なお、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。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
現在、ヨーロッパ規格(ＥＮ規格)を基本的な思想として、セメント規格の国際化が進められており、セメントは強度クラスに大別され、目的に応じて適したセメントを選択できるシステムになっている。
具体的には、32.5N/mm2クラス、42.5N/mm2クラス、及び52.5N/mm2クラスに大別されている(後藤孝治、羽原俊祐、セメント規格の国際化−欧州規格の概要と方向性−、セメント・コンクリート、No.631、pp１〜８、1999)。
【０００３】
一方、日本では、ＪＩＳ規格に基づいてセメントの品質が設計されてきた。その結果、画一的な仕様の下で強度発現性が良好なセメントが良いセメントとして評価されてきた。
その結果、日本のセメントはＥＮ規格で分類すると、全て42.5N/mm2クラスあるいは52.5N/mm2クラスのセメントに相当するものしか存在しない状態になっており、設計強度があまり高くないコンクリートを配合設計しようとしても、多くの場合に過剰強度となる傾向にあるのが現状である。
【０００４】
過剰強度の防止は、それに伴う過剰な水和発熱を防止する観点から、また、収縮率をできる限り小さくする観点から重要である。
【０００５】
一方、強度発現性に優れるセメントを用いて、単位セメント量を少なくすることにより、設計強度があまり高くないコンクリートを配合設計することも考えられるが、この場合には、極度に単位セメント量が少なくなってしまい、材料分離しやすく、ブリーディング率の大きいコンクリート、いわゆる「シャブコン」になるという課題を有していた。
【０００６】
そして、このようなコンクリートを用いてコンクリート構造物を構築すると、巨視的な欠陥が発生しやすく、耐久性のあるコンクリート構造物を構築することが困難になるという課題を有していた。
【０００７】
このように、ＥＮ規格は、設計強度があまり高くないコンクリートを配合設計しやすい32.5N/mm2クラスのセメントが準備されているのが特徴である。
【０００８】
このセメントの主流は石灰石混合セメントである。
石灰石混合セメントは、ポルトランドセメントに多量の石灰石微粉末を混合したもので、過剰強度の防止と材料分離抵抗性の向上の両立を実現できるセメントである。
石灰石微粉末は強度発現性の面からは不活性な粉末とみなすことができ、材料分離抵抗性のみを与えて余計な強度や水和熱を生じないという利点を有するものである。
【０００９】
このような背景を受けて、日本でも石灰石混合セメントの研究が盛んに行われるようになった。
しかしながら、資源の少ない我が国にとって、石灰石は貴重な天然資源であり、単にコンクリートに混和するだけの利用は資源の枯渇につながることから、工業原料としてもっと有効に利用することが切望されている。
【００１０】
さらに、石灰石混合セメントは中性化されやすいという課題を有するものである。
【００１１】
中性化は鉄筋コンクリート構造物の耐久性を低下させる場合があることから重要であり、今日では、石灰石混合セメントのように、過剰強度の防止と材料分離抵抗性の向上の両立ができ、かつ、中性化に対する抵抗性が石灰石混合セメントよりも優れるセメントの開発が待たれている。
【００１２】
本発明者は、石灰石混合セメントが抱える前記課題を解決すべく、種々検討を重ねた結果、特定のゲーレナイトが、強度発現性や材料分離抵抗性に対しては石灰石微粉末と同等であり、しかも中性化抑制機能を有することを知見して本発明を完成するに至った。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、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、５〜30部使用する、ブレーン比表面積値が4,000cm2/g以上でガラス化率が10%以下のゲーレナイトを主成分とする中性化抑制機能を有す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るセメント組成物である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１５】
本発明で使用するゲーレナイトとは、2CaO・Al2O3・SiO2(C2AS)で表される化合物であり、そのブレーン比表面積値(以下、ブレーン値という)が3,000cm2/g以上で、ガラス化率が10％以下のものである。
ゲーレナイトのブレーン値は、3,000cm2/g以上であり、4,000cm2/g以上が好ましく、5,000cm2/g以上がより好ましい。ブレーン値が3,000cm2/g未満では充分な中性化抑制効果が得られない場合がある。
また、本発明で使用するゲーレナイトのガラス化率は10％以下であることが必要である。ガラス化率が10％を超えると十分な中性化抑制効果が得られない場合がある。
ガラス化率(Ｘ)はＸ(％)＝(１−Ｓ／Ｓ0)×100として求められる。ここで、Ｓは粉末Ｘ線回折法により求められるセメント混和材中のゲーレナイトのメインピークの面積であり、Ｓ0はセメント混和材を1,000℃で３時間加熱し、その後、５℃／分の冷却速度で冷却したもののゲーレナイトのメインピークの面積を表す。
【００１６】
本発明のセメント混和材(以下、本混和材という)はゲーレナイトを主成分とするものであるが、不純物の存在は特に限定されるものではなく、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲では特に問題とはならない。その具体例としては、例えば、MgO、TiO2、MnO、Na2O、S、Cr2O3、P2O5、及びFe2O3などが挙げられる。
また、共存する化合物としては、CaO・SiO2(CS)、2CaO・SiO2(C2S)、及び3CaO・SiO2(C3S)などのカルシウムシリケート、MgO・SiO2(MS)や2MgO・SiO2(M2S)などのマグネシウムシリケート、並びに、2CaO・MgO・2SiO2(C2MS2)で表されるアケルマナイト(Akermanite)、3CaO・MgO・2SiO2(C3MS2)で表されるメルビナイト(Merwinite)、及びCaO・MgO・SiO2(CMS)で表されるモンチセライト(Monticellite)などのカルシウムマグネシウムシリケートなどが挙げられる。
本発明の本混和材の使用量は特に限定されるものではないが、通常、セメントと本混和材からなるセメント組成物100部中、５〜40部が好ましく、10〜30部がより好ましい。５部未満では本発明の効果、即ち、中性化の抑制効果が充分に得られない場合があり、40部を超えると強度発現性が悪くなる場合がある。
【００１７】
本発明で使用するセメントとしては、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、これらポルトランドセメントに、高炉水砕スラグ、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、並びに、石灰石粉末等を混合した石灰石フィラーセメントなどが挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。
【００１８】
本発明では、セメントと本混和材を併用してセメント組成物として使用する。
本発明の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よいし、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。
本発明のセメント組成物の粒度は、使用する目的・用途に依存するため特に限定されるものではないが、通常、ブレーン値で3,000〜8,000cm2/gが好ましく、4,000〜6,000cm2/gがより好ましい。3,000cm2/g未満では強度発現性が充分に得られない場合があり、8,000cm2/gを超えると作業性が悪くなる場合がある。
【００１９】
本発明では、セメント、本混和材、砂や砂利等の骨材の他に、減水剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、膨張材、急硬材、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、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、並びに、ハイドロタルサイトなどのアニオン交換体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。
【００２０】
本発明において、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、あらかじめ一部を、ある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、及びナウタミキサなどの使用が可能である。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実験例に基づいてさらに説明する。
【００２２】
実験例１
セメントと本混和材からなるセメント組成物100部中、表１に示す量の本混和材を使用して、水／セメント組成物比が50％、セメント組成物と砂の比率が１／３のモルタルを調製し、圧縮強度と促進中性化試験を行った。結果を表１に併記する。
比較のため、本混和材の代わりに石灰石を使用して同様に行った。結果を表１に併記する。
【００２３】
＜使用材料＞
セメント  ：普通ポルトランドセメント、電気化学工業社製、比重3.15
2CaO・Al2O3・SiO2：試薬１級の炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、及び二酸化
珪素を２：１：１のモル比で混合して、1,400℃で２時間熱処理して合成
本混和材Ａ：2CaO・Al2O3・SiO2粉砕品、ガラス化率０％、ブレーン値4,000cm2/g
石灰石    ：石灰石微粉末、青海鉱山産石灰石の粉砕品、ブレーン値4,000cm2/g
水        ：水道水
砂        ：ＪＩＳ標準砂
【００２４】
＜測定方法＞
圧縮強度  ：JIS R 5201に準じて測定、材齢28日強度
促進中性化：材齢28日まで20℃水中養生を施した後、温度30℃、相対湿度60％、炭酸ガス濃度５％の条件で４週間の促進中性化後、モルタル断面にフェノールフタレイン１％アルコール溶液を塗布して確認
【００２５】
【表１】
0004405119.tif 000002
【００２６】
実験例２
セメント組成物100部中、表２に示す本混和材を25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に併記する。
【００２７】
＜使用材料＞
本混和材Ｂ：2CaO・Al2O3・SiO2粉砕品、ガラス化率０％、ブレーン値3,000cm2/g
本混和材Ｃ：2CaO・Al2O3・SiO2粉砕品、ガラス化率０％、ブレーン値5,000cm2/g
本混和材Ｄ：2CaO・Al2O3・SiO2粉砕品、ガラス化率０％、ブレーン値6,000cm2/g
本混和材Ｅ：2CaO・Al2O3・SiO2粉砕品、ガラス化率10％、ブレーン値4,000cm2/g
本混和材Ｆ：2CaO・Al2O3・SiO2粉砕品、ガラス化率20％、ブレーン値4,000cm2/g
【００２８】
【表２】
0004405119.tif 000003
【００２９】
【発明の効果】
本混和材を使用することにより、材料分離抵抗性が大きく、中性化されにくいセメント組成物とすることができるなどの効果を奏する。