(57)【要約】【課題】  ポリカルボン酸系セメント分散剤を使用した際に、優れた流動性を有すると共に、凝結時間が早く、1日強度が増加するという、優れた特性を発揮する硬化性組成物の製造方法を提供する。【解決手段】  ボーグ式で算出される２ＣａＯ・ＳｉＯ２量が３０質量％以上かつ３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３量が２質量％以上、８質量％以下のクリンカーと石膏とを混合・粉砕してセメント組成物を得る工程、該セメント組成物とポリカルボン酸系セメント分散剤、骨材及び水を混合する工程を含む硬化性組成物を製造する方法において、石膏としてII型無水石膏と二水石膏の混合物を用いる。II型無水石膏と二水石膏の使用割合は、ＳＯ３換算でのII型無水石膏の含有率が３０〜７０質量％であることが好ましい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボーグ式で算出される２ＣａＯ・ＳｉＯ２量が３０質量％以上かつ３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３量が２質量％以上８質量％以下のクリンカーと石膏とを混合・粉砕してセメント組成物を得る工程、該セメント組成物とポリカルボン酸系セメント分散剤、骨材及び水を混合する工程を含む硬化性組成物を製造する方法において、
前記石膏として、II型無水石膏と二水石膏とを併用することを特徴とする硬化性組成物の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法で得られた硬化性組成物を硬化させる硬化体の製造方法。
【請求項３】
ボーグ式で算出される２ＣａＯ・ＳｉＯ２量が３０質量％以上かつ３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３量が２質量%以上８質量％以下のクリンカー、石膏、ポリカルボン酸系セメント分散剤、骨材及び水を含む硬化性組成物であって、
前記石膏として、II型無水石膏と二水石膏との双方が配合されていることを特徴とする硬化性組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な水硬性の硬化性組成物の製造方法に関するものである。さらに詳しくは硬化性組成物に用いる石膏として無水石膏と二水石膏を併用することにより、優れた流動性を有すると共に、凝結時間が早く、１日圧縮強度が増加する硬化性組成物の製造方法である。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ポルトランドセメント等の水硬性セメント（以下、単にセメントという）は、その構成成分であるクリンカーに含まれる３ＣａＯ・ＳｉＯ２、２ＣａＯ・ＳｉＯ２、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３等の鉱物が水和することにより硬化する。これら鉱物のなかでも３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３は水和が極めて早いため、セメントには石膏が加えられ、その水和反応の遅延が図られている。この際、用いる石膏が半水石膏ではセメントに偽凝結を生じさせることが分かっているため、通常は二水石膏が用いられる。
【０００３】
このようなセメントを使用した硬化性組成物においては、高流動、高強度のモルタルあるいはコンクリート等の製造を目的として、しばしば高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤等のセメント分散剤を添加することが行われている。
【０００４】
上記のセメント分散剤は様々なものが実用化されているが、近年では、低い水セメント比においても高い分散効果および流動性の保持性を発揮するセメント分散剤として、ポリカルボン酸系のものが広く使用されるようになってきている。
【０００５】
このようなポリカルボン酸系の分散剤を使用した場合、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３の水和反応が活発になることが知られており、特に溶解速度が二水石膏よりも低いII型無水石膏を用いた場合には、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３の水和を充分に抑制できず激しい反応が起き（例えば、非特許文献１参照）、著しい流動性の低下に繋がる。換言すれば、ポリカルボン酸系の分散剤を使用する場合には、石膏として二水石膏を使用しなければ十分な流動性が得られない傾向にあった。なおナフタレン系減水剤では上述のような現象は発生しない。
【０００６】
一方、セメントと水とポリカルボン酸系セメント分散剤とを含むペーストにおいて、ペースト中の硫酸イオン濃度が高くなると、該ポリカルボン酸系セメント分散剤による粒子分散性が阻害され、良好なペースト流動性を得るためには該ポリカルボン酸系セメント分散剤の添加量を増加させることが必要となることも知られている（例えば、非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】姜  外３名、「Ｃ３Ａ−セッコウ系水和反応に及ぼす分散剤の影響」、セメントコンクリート論文集、１９９９、ｐｐ．７１−７７
【非特許文献２】加藤  外２名、「高性能ＡＥ減水剤の立体障害効果に及ぼす硫酸イオンの影響」、セメントコンクリート論文集、１９９７、ｐｐ．２６４−２６９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ポリカルボン酸系セメント分散剤は高価であるのみならず、上述の如く分散剤の添加量を増加させると凝結時間が許容できないほど遅延する傾向が生じるという問題を有していた。このような現象は、低い水セメント比において特に顕著に見られる。従って、本発明は、セメントクリンカー、石膏、骨材、ポリカルボン酸系セメント分散剤及び水を使用して製造される硬化性組成物において、優れた流動性を維持しながら、早期の凝結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】
【０００９】
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II型無水石膏の溶解速度が二水石膏よりも遅いため、石膏として一部でもII型無水石膏を使用できれば、ペースト中の硫酸イオン濃度をその分だけ抑制できる点に着目し、更に研究を進めた結果、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３量が少ないクリンカーであればII型無水石膏に由来する悪影響も低減できるため、石膏として無水石膏と二水石膏とを併用することにより、流動性を維持しながら分散剤必要量が減少し、早期の凝結発現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。
【００１０】
すなわち、本発明は、ボーグ式で算出される２ＣａＯ・ＳｉＯ2（Ｃ２Ｓ）量が３０質量％以上かつ３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３量が２質量％以上８質量％以下のクリンカーと石膏とを混合・粉砕してセメント組成物を得る工程、該セメント組成物とポリカルボン酸系セメント分散剤、骨材及び水を混合する工程を含む硬化性組成物を製造する方法において、
前記石膏として、無水石膏と二水石膏の混合物を用いることを特徴とする硬化性組成物の製造方法である。
【００１１】
また他の発明は、ボーグ式で算出される２ＣａＯ・ＳｉＯ２量が３０質量％以上かつ３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３量が２質量％以上８質量％以下のクリンカー、石膏、ポリカルボン酸系セメント分散剤、骨材及び水を含む硬化性組成物であって、
前記石膏として、II型無水石膏と二水石膏との双方が配合されていることを特徴とする硬化性組成物である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、優れた流動性を有すると共に、早期の凝結が得られるという、従来の硬化性組成物に無い、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。さらに、本発明によれば、硬化体の初期強度が高いという副次的効果も得られる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明におけるクリンカーの鉱物組成は、定法により求めたクリンカー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。
【００１４】
本発明において、クリンカーに含まれる２ＣａＯ・ＳｉＯ２量（含有率）は、３０質量％以上であることが重要である。上記２ＣａＯ・ＳｉＯ２量が３０質量％より少ない場合、コンクリートの水和反応が早く進むために流動性が低下する傾向がある。
【００１５】
本発明においてクリンカーに含まれる２ＣａＯ・ＳｉＯ２量は、３０質量％以上であれば特に限定されるものではないが、好ましくは３０〜６３質量％であり、より好ましくは３０〜５０質量％である。
【００１６】
本発明において、クリンカーに含まれる３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３量（含有率）は、２質量％以上、８質量％以下であることが重要である。セメント中に後述するポリカルボン酸系セメント分散剤を配合した場合、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３は無添加の場合に比較して水和反応が活発となる。従って、上記３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３量が８質量％より多い場合、コンクリートの水和反応が早く進むために流動性が低下する傾向がある。一方、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３量が２質量％未満の場合、上述した活発な水和反応が殆ど起きないため、本発明の如く石膏の種類を限定する必要性が無い。
【００１７】
本発明におけるクリンカー中の他の鉱物組成は特に限定されるものではなく、一般的なポルトランドセメント同様、ボーグ式で示される３ＣａＯ・ＳｉＯ２（Ｃ３Ｓ）、４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３（Ｃ４ＡＦ）等が含まれていても良い。好ましい鉱物組成の範囲は、Ｃ３Ｓが３０〜６３質量％、Ｃ４ＡＦが５〜２０質量％程度である。
【００１８】
本発明においては、上記クリンカーと石膏とを混合・粉砕する。クリンカーと石膏とは、混合後に粉砕してもよいし、粉砕機へ別々に投入し、その中で混合しつつ粉砕してもよい。
【００１９】
本発明においては、上記混合・粉砕によりセメント組成物が得られる。当該セメント組成物のブレーン値は特に制限されるものではないが、３０００〜４０００ｃｍ２／ｇに調整されることが特に望ましい。３０００ｃｍ２／ｇより大きいことによって実用上の強度が得られやすくなる。一方、初期の水和反応が抑えられ流動性が高くなる点で４０００ｃｍ２／ｇ以下であることが好ましい。
【００２０】
本発明において、水硬性成分中の石膏配合量はセメントクリンカーの量に対して、ＳＯ３換算で１〜５質量％とすることが好ましい。すなわち、石膏配合量を１重量％以上とすることにより添加効果である遅延効果が十分に発揮され、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３の水和が抑制でき、流動性を確保することができ、十分な施工時間を確保することが容易となる。一方、石膏配合量を５重量％以下とすることにより３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３と石膏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。
【００２１】
本発明における最大の特徴は上記石膏について、II型無水石膏と二水石膏とを併用することにある。II型無水石膏のみを用いた場合、II型無水石膏は溶解速度が遅いためにポリカルボン酸系セメント分散剤の存在下における３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３の水和反応を十分に抑制できず、流動性が低下するという問題がある。そのため本発明においては、II型無水石膏を用いた場合の悪影響を低減するために前述した３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３量が８質量％のクリンカーを用いると共に、二水石膏をも併用するものである。一方、溶解速度の速い二水石膏のみを用いた場合には、ペースト中の硫酸イオン濃度が高くなりすぎ、より多量のポリカルボン酸系セメント減水剤が必要となり、その結果、凝結時間が長くなるという問題があるため、一部は溶解速度の遅いII型無水石膏を併用する。なおII型無水石膏と二水石膏を併用することにより、１日圧縮強度が高くなるという副次的効果も本発明では得ることができる。
【００２２】
本発明において上記II型無水石膏と二水石膏の使用割合は限定されるものではないが、好ましくは無水石膏の含有率が、ＳＯ３換算でのII型無水石膏と二水石膏の総量の３０〜７０質量％であり、より好ましくは４０〜６０質量％である。
【００２３】
本発明においてII型無水石膏と二水石膏の併用の仕方としては、例えば、事前にII型無水石膏と二水石膏とを所定の割合で混合し、これをクリンカーと混合後に粉砕機に投入する方法又はクリンカーと石膏とを各々粉砕機に投入する方法、あるいはクリンカー、II型無水石膏及び二水石膏を各々粉砕機に投入する方法などが挙げられる。
【００２４】
本発明においては上記の如くして得たセメント組成物と、ポリカルボン酸系セメント分散剤、骨材及び水を混合し硬化性組成物を製造する。
【００２５】
本発明において、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減水剤と総称される。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、分散効果及び流動性の保持能力が優れる。
【００２６】
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。
【００２７】
本発明において、前記セメント組成物に対する上記セメント分散剤及び水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、セメント分散剤は、クリンカーと石膏の総量に対して０．１〜５．０重量％、好ましくは０．１〜３．０重量％が、また、水は水／硬化性成分の重量比（以下、水セメント比という）で１５〜４５％、好ましくは２０〜４０%である。また、骨材の量も限定されるものではなく適宜設定すればよいが、通常はコンクリート１ｍ３あたりの粗骨材量が８００〜１０００ｋｇ、細骨材量が６００〜８００ｋｇ程度である。
【００２８】
本発明の硬化性組成物は、上記クリンカー、無水石膏、二水石膏、セメント分散剤、骨材及び水の他に、本発明の効果を著しく阻害しない範囲で、骨材、空気量調整剤、凝結遅延剤、凝結促進剤、防錆剤、増粘剤、膨張剤、鉱物質微粉末等を添加配合しても構わない。
【００２９】
本発明において、セメント組成物と、セメント分散剤、骨材及び水の混合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、セメント組成物を、水と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、公知の混合器が特に制限無く使用される。
【００３０】
かかる硬化性組成物は、高流動コンクリート、高強度コンクリート等の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】
【００３１】
以下、実施例により本発明の構成及び効果を説明するが、本発明が実施例に限定されるというものではない。
【００３２】
実施例
２ＣａＯ・ＳｉＯ２含有率３５質量％、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３含有率４．６質量％のクリンカーに、石膏中の無水石膏含有率がＳＯ３換算でII型無水石膏と二水石膏の総量の５０質量％である石膏を、ＳＯ３換算でクリンカーと石膏の総量の２．１±０．２質量％となるように配合し、ブレーン値３３６０ｃｍ２／ｇとなるように粉砕されたセメント組成物に水、細骨材、粗骨材及びポリカルボン酸系セメント分散剤を表１に示す割合で配合した水セメント比２７％の組成物（コンクリート）をコンクリートミキサーにより練り混ぜ、練り混ぜ直後の流動性、凝結時間及び圧縮強度を測定した。ポリカルボン酸系セメント分散剤の配合量は目標スランプフローが６０±５ｃｍとなるように調整した。
【００３３】
コンクリートの流動性は、ＪＩＳ  Ａ  １１５０「コンクリートのスランプフロー試験方法」に基づきスランプフロー値を測定し、評価した。コンクリートの凝結時間は、ＪＩＳ  Ａ  １１４７「コンクリートの凝結時間試験方法」に基づき貫入抵抗値を測定し、評価した。コンクリートの圧縮強度は、ＪＩＳ  Ａ  １１０８「コンクリートの圧縮強度試験方法」に基づき測定し、評価した。結果を表２に示す。
【００３４】
比較例
実施例で使用したものと同一のクリンカーに、ＳＯ３換算でクリンカーと石膏の総量の２．１±０．２質量％となるように二水石膏を配合し、ブレーン値３４００ｃｍ２／ｇとなるように粉砕されたセメント組成物に水、細骨材、粗骨材及びポリカルボン酸系セメント分散剤を使用し、実施例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に示す。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
【表２】
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