(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントクリンカー粉末２０〜８０重量％、高炉スラグ粉末８０〜２０重量％及び該セメントクリンカー粉末と高炉スラグ粉末との合計量に対して石膏をＳＯ３換算で０．５〜３．５重量％配合してなる混合物であり、該石膏について、上記セメントクリンカー粉末と高炉スラグ粉末との合計量に対して半水石膏の配合量が下記（１）式を満たす水硬性成分、ポリエチレングリコール鎖を有する化合物であるセメント分散剤および水よりなる高流動性水硬性組成物の製造方法であって、少なくともセメントクリンカーと二水石膏とを粉砕混合する混合工程を含み、上記混合工程において生成する半水石膏の量を、該（１）式を満たすように調整することを特徴とする高流動性水硬性組成物の製造方法。
Ｈ≦１．２×Ｃ／１００＋０．２      （１）
（但し、式中、Ｈはセメントクリンカー粉末と高炉スラグ粉末との合計量に対する半水石膏の配合量（ＳＯ３換算重量％）、Ｃはセメントクリンカー粉末の調合割合（重量％）をそれぞれ示す。）」
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメントクリンカー粉末、高炉スラグ粉末、石膏及びセメント分散剤を併用した新規な高流動性水硬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、高炉スラグ粉末を配合することにより、優れた流動性を有すると共に、練り混ぜ後の流動性の経時的な変化が小さく、安定した流動性を有する高流動性水硬性組成物の製造方法である。
【０００２】
【従来の技術】
ポルトランドセメントを使用した水硬性組成物のうち、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、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。
【０００３】
上記のセメント分散剤の化合物として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を発揮するセメント分散剤として、例えば、特開平1−226757号公報に示されるように、ポリエチレングリコールのグラフト鎖を有する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た。
【０００４】
これらのセメント分散剤は、セメントの種類に制限なく広く使用されているが、セメント分散剤による減水効果を十分発揮するセメントとして、クリンカーの鉱物組成および硬化遅延剤として添加される石膏の種類、添加量を調整したポルトランドセメントが提案されており、特定の化学成分を有するセメント分散剤との組み合わせにより高い効果が得られている（特開平5−213653号公報、特開平6−80456号公報参照）。
【０００５】
このポルトランドセメントとセメント分散剤とを使用することによるモルタルおよびコンクリートの流動性の改善効果は高いが、ポルトランドセメントとセメント分散剤との組み合わせに鉱物質微粉末を混合することにより流動性を更に改善することが行われている。
【０００６】
流動性の向上に効果がある鉱物質微粉末としては高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカヒューム、石灰石微粉末等が知られているが、特に高炉スラグ微粉末は、流動性の向上効果が高く、強度発現性にも優れる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記高流動性水硬性組成物は、セメント分散剤および高炉スラグ微粉末を併用することにより流動性が向上した分、時間の経過に伴なう流動性の変化が大きいという問題があり、現場での作業条件の決定が困難であった。そのため、安定した作業を行うことが出来ないという問題を有していた。
【０００８】
このような現象は、ポリエチレングリコール鎖を有するセメント分散剤を使用した場合に特に顕著にみられ、練り上がり直後から30分程度までの流動性の経時的な変化が特に大きい。このため、モルタルあるいはコンクリートの製造時にはこのような変化をあらかじめ予想してセメント分散剤の添加量を決定するが、安定して良好な流動性を得ることは困難であった。
【０００９】
従って、本発明は、セメントクリンカー粉末、高炉スラグ粉末、石膏、セメント分散剤及び水を使用した高流動性水硬性組成物において、優れた流動性を維持しながら、流動性の経時的な変化が小さくし、安定した流動特性を達成することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
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結果、上記高流動性水硬性組成物の流動性およびその経時的な変化は、該水硬性成分中に硬化遅延剤として含有される石膏の種類およびその量と密接な関係があることについて知見を得た。かかる知見に基づき、更に研究を重ねた結果、特定量の石膏とその中に含まれる半水石膏の量を調整することにより、高炉スラグ粉末を配合することによる高い流動性を維持しながら、該流動性の安定化が可能であることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、
【請求項１】
セメントクリンカー粉末２０〜８０重量％、高炉スラグ粉末８０〜２０重量％及び該セメントクリンカー粉末と高炉スラグ粉末との合計量に対して石膏をＳＯ３換算で０．５〜３．５重量％配合してなる混合物であり、該石膏について、上記セメントクリンカー粉末と高炉スラグ粉末との合計量に対して半水石膏の配合量が下記（１）式を満たす水硬性成分、ポリエチレングリコール鎖を有する化合物であるセメント分散剤および水よりなる高流動性水硬性組成物の製造方法であって、少なくともセメントクリンカーと二水石膏とを粉砕混合する混合工程を含み、上記混合工程において生成する半水石膏の量を、該（１）式を満たすように調整することを特徴とする高流動性水硬性組成物の製造方法。
Ｈ≦１．２×Ｃ／１００＋０．２      （１）
（但し、式中、Ｈはセメントクリンカー粉末と高炉スラグ粉末との合計量に対する半水石膏の配合量（ＳＯ３換算重量％）、Ｃはセメントクリンカー粉末の調合割合（重量％）をそれぞれ示す。）」
である。
【００１２】
Ｈ≦１．２×Ｃ／１００＋０．２  （１）
（但し、式中、Ｈはセメントクリンカー粉末と高炉スラグ粉末との合計量に対する半水石膏の配合量（SO3換算重量％）、Ｃはセメントクリンカー粉末の混合割合（重量％）をそれぞれ示す。）
なお、本発明において、石膏の組成は水との混合前の組成を示す。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１４】
本発明において、セメントクリンカー粉末は、公知のものが特に制限なく使用できる。そのうち、JIS R 5210「ポルトランドセメント」に規定されている各種ポルトランドセメント用に使用されるものが好適に使用される。また、上記セメントクリンカー粉末は、ブレーン値が3000〜5000cm2／gのものが特に好適である。
【００１５】
高炉スラグ粉末は、高炉水砕スラグを微粉砕した公知のものが特に制限なく使用できる。例えば、ブレーン値3000〜8000cm2／gのものが好適に使用される。
【００１６】
本発明において、水硬性成分中の高炉スラグ粉末の配合比は、セメントクリンカー粉末と高炉スラグ粉末との合計量の20重量％未満では良好な流動性が得られないことから、80重量％を越えると水硬性成分と水とが分離しやすくなることから20〜80重量％としたが、より安定した流動性を得るためには40〜60重量％とすることが好ましい。
【００１７】
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粉末と高炉スラグ粉末との合計量に対して、SO3換算で0.5〜3.5重量％とすることが重要である。すなわち、石膏配合量が0.5重量％未満では、添加効果である遅延効果が発揮されず、3CaO Al2O3の水和が活発となり、十分な施工時間を確保することが出来ない。また、石膏配合量が3.5重量％を越えると3CaO Al2O3と石膏の反応が促進されるため流動性が低下する。
【００１８】
なお、 石膏配合量が、SO3換算で2.5重量％を越えると、練り上がりから60分以降の流動性の低下がやや大きくなることから、より長時間にわたり高い流動性を得るためには0.5〜2.5重量％とすることが好ましい。
【００１９】
また、上記石膏の粉末度は、ブレーン値3000cm2／g以上のものが好適である。
【００２０】
本発明において、石膏の配合量と共に重要な要件は、該石膏について、水硬性成分中の、セメントクリンカー粉末と高炉スラグ粉末との合計量に対して半水石膏の配合量をSO3換算で下記（１）式を満たすように調整することにある。なお、上記半水石膏の配合量は水との混合後に溶解、反応して経時的に変化するため、その割合は水を混合する前の組成で示したものである。
【００２１】
半水石膏の量が（１）式を満たさない場合、流動性の向上効果が低下するばかりでなく、その経時的な流動性の変化が大きくなり、施工条件の設定が困難となる。
【００２２】
Ｈ≦１．２×Ｃ／１００＋０．２  （１）
（但し、式中、Ｈはセメントクリンカー粉末と高炉スラグ粉末との合計量に対する半水石膏の配合量（SO3換算重量％）、Ｃはセメントクリンカーの混合割合（重量％）をそれぞれ示す。）
従って、かかる半水石膏の量が（１）式を満たせば、練り上がり直後から高い流動性を示し、かつ時間の経過に伴なう流動性の変化が小さく、安定した施工が可能となる。
【００２３】
一般に、石膏の種類には、半水石膏以外に、２水石膏および無水石膏があるが、本発明において、石膏のうち半水石膏の残部は、２水石膏よりなることが望ましい。即ち、２水石膏は無水石膏に比べセメントクリンカー中の3CaO Al2O3の水和を抑制する効果が高いため、本発明の効果をより高めることができる。
【００２４】
水硬性成分の調整方法については、セメントクリンカー粉末成分、高炉スラグ粉末成分及び石膏とが所定の割合に配合される方法であれば特に制限はなく、高流動性水硬性組成物の製造時に各々が所定の配合比となるように混合してもよいし、各成分を予め混合した混合セメントを使用してもよい。
【００２５】
本発明において、上記セメントクリンカー粉末、高炉スラグ粉末及び石膏とを予め混合して水硬性成分を調製する方法は、予め粉砕したセメントクリンカー粉末、高炉スラグ粉末及び石膏を混合する方法、セメントクリンカー、高炉水砕スラグ及び石膏を同時に粉砕する方法、セメントクリンカー、高炉水砕スラグ及び石膏のうちの任意の成分を同時に粉砕することによりいくつかの中間製品をつくり、これを混合する方法等があるが、いずれの方法も特に制限なく採用される。
【００２６】
上記方法による水硬性成分の調整においては、石膏原料として２水石膏を用いることが望ましい。２水石膏を原料とすることにより、複数の石膏原料を用いることなく、容易に前記水硬性成分中の石膏組成の調整が可能である。
【００２７】
なお、２水石膏を原料とした場合、ポルトランドセメント、石膏を含む場合の高炉スラグ微粉末および混合セメントを製造する場合の粉砕過程において、その１部あるいは大部分が半水石膏に転化する。そのため、水硬性成分中の半水石膏の量が（１）式を満たすように、粉砕条件等を選定することが必要である。例えば、ポルトランドセメントあるいは高炉スラグ微粉末の製造において、粉砕時のミルの内部温度を120℃以下に適宜制御することにより、半水石膏の含有量を本発明の範囲内に調整することができる。
【００２８】
本発明において、セメント分散剤は、ポルトランドセメントおよび高炉スラグ微粉末を分散させる効果を有するものであれば特に限定されない。
【００２９】
上記セメント分散剤としては、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、マレイン酸誘導体共重合物等が挙げられる。
【００３０】
そのうち、化合物中にポリエチレングリコール鎖を有するものがより効果的である。
【００３１】
本発明において、前記水硬性成分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、水硬性成分に対して0.1〜5.0重量％、好ましくは0.1〜3.0重量％が、また、水は水／水硬性成分の比（以下、水セメント比という）で15〜45％、好ましくは20〜40％である。
【００３２】
本発明の高流動性水硬性組成物は、本発明を構成するセメントクリンカー粉末、高炉スラグ粉末、石膏、セメント分散剤および水の他に、本発明の効果を著しく阻害しない範囲で、骨材、空気量調製剤、凝結遅延剤、凝結促進剤、防錆剤、分離低減剤、増粘剤、膨張材、鉱物質微粉末等を添加配合しても構わない。例えば、セメントクリンカー粉末と高炉スラグ粉末との合計量に対して、0.1〜10重量％の石灰石微粉末及び／又はフライアッシュが好適に用いられる。
【００３３】
本発明において、セメントクリンカー粉末、高炉スラグ粉末、石膏、セメント分散剤及び水の添加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、セメントクリンカー粉末、高炉スラグ粉末及び石膏を予め混合後、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機が特に制限無く使用される。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明より理解されるように、本発明は、優れた流動性を有すると共に、流動性の経時的な変化が小さく安定した流動性を有するという、従来の高流動性水硬性組成物に無い、優れた特性を発揮する高流動性水硬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。
【００３５】
かかる高流動性水硬性組成物は、これに、骨材として細骨材を添加して、セルフレベリング床材等のモルタル、細骨材および粗骨材を用いた高流動コンクリート、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も、前記の優れた特性を発揮し、それぞれの用途に好適に使用することが出来る。
【００３６】
【実施例】
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というものではない。
【００３７】
実施例１
普通ポルトランドセメントクリンカー粉末（ブレーン比表面積：3200cm2／g）50重量％と高炉スラグ粉末（ブレーン比表面積4900cm2／g）50重量％との合計量に対し、配合量がSO3換算1.3重量％となるよう石膏を配合し、同時にセメントクリンカー粉末と高炉スラグ粉末との合計量に対し、半水石膏配合量がSO3換算0.5重量％となるよう水硬性成分を調整し、水セメント比が25％、ポリカルボン酸系セメント分散剤の添加量が水硬性成分重量の1.0重量％の組成物（セメントペースト）をモルタルミキサーにより練り混ぜ、練り混ぜ直後から60分までの流動性の経時変化を測定した。流動性は、JASS 15 M-103「セルフレベリング材の品質基準」の流動性試験に基づきペーストフロー値を測定し評価した。また、練り上がり直後を基準としたペーストフローの変動値を表１に併せて示した。結果を表１に示す。
【００３８】
実施例２
石膏配合量をSO3換算2.1重量％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１に示す。
【００３９】
実施例３
石膏配合量をSO3換算3.0重量％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１に示す。
【００４０】
比較例１〜４
比較例１として、石膏配合量をSO3換算4.0重量％とし、比較例２として、半水石膏配合量をSO3換算1.0重量％とした。比較例３として、石膏配合量をSO3換算2.1重量％、半水石膏配合量をSO3換算1.0重量％とした。比較例４として、石膏配合量をSO3換算2.1重量％、半水石膏配合量をSO3換算1.9重量％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。結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
0003907287.tif 000002