(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ca10(SiO2)3(SO4)3(OH)2又はＣａＯ／ＳｉＯ2モル比が０．５〜３、ＳＯ3含有量５〜３０重量％であるＣａＯ-ＳｉＯ2-ＳＯ3-Ｈ2Ｏ系水和物を含有してなるセメント混和材。
【請求項２】
更に水を含有してなる請求項１記載のセメント混和材。
【請求項３】
更に減水剤を含有してなる請求項２記載のセメント混和材。
【請求項４】
セメントと請求項１乃至３の何れかに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・建築分野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】
セメントは、主にコンクリート構造物を建設するために使用される材料であり、セメントに各種の混和材を添加し、コンクリート構造物の強度や耐久性を向上させることが行われている。セメント混和材には、数多くのものが既に提案されているが、代表的なものとして、コンクリートに膨張性を付与するセメント混和材がある。ここで、コンクリートとは、セメント、モルタル及びコンクリート等のセメント硬化体を総称するものである。
コンクリートに膨張性を付与するセメント混和材としては、これまでにＣａＯ-Ａｌ2Ｏ3-ＳＯ3系化合物(特公昭42-21840号公報、特公昭42-19473号公報、特開平7-232944号公報等)、ＣａＯ-ＳｉＯ2系化合物(特公昭53-13650号公報)及びＣａＯ-ＳｉＯ2-ＳＯ3系化合物(特公昭53-31170号公報)等を有効成分とするものがあった。
しかしながら、これらのセメント混和材は粉末状であり、使用する際には生コンプラントに荷揚げし開袋投入をしなければならず、作業性や環境の面で切実な問題となっている。このような問題を解消する手段として、液状（溶液若しくはスラリー）のセメント混和材の開発が強く望まれており、ポンプ圧送による輸送・投入が容易に行えるので、作業が簡素化されるだけでなく、粉塵発生等、人体に悪影響を及ぼす要因を排除できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の粉末状のセメント混和材をそのまま水に分散させると、水和反応が進み、膨張率が低下したり、場合によってはスラリーが硬化してしまうため、スラリー状態で使用することは不可能であった。本発明者らは、このような状況を鑑み鋭意検討した結果、特定の水和物を使用することにより、前記課題を解消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】
即ち、本発明は、Ca10(SiO2)3(SO4)3(OH)2又はＣａＯ／ＳｉＯ2モル比が０．５〜３、ＳＯ3含有量５〜３０重量％であるＣａＯ-ＳｉＯ2-ＳＯ3-Ｈ2Ｏ系水和物を含有してなるセメント混和材であり、更に水を含有してなる該セメント混和材であり、更に減水剤を含有してなる該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。
【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ＣａＯ-ＳｉＯ2-ＳＯ3-Ｈ2Ｏ系水和物（以下、ＣＳＳＨという）とは、化学成分としてＣａＯ、ＳｉＯ2及びＳＯ3を含有する水和物を総称するもので、特に限定されるものではない。ＣＳＳＨには結晶質及び非晶質があり、何れも使用可能である。結晶質の具体例としては、HYDROXYLELLESTADITEと呼ばれるものがあり、ＪＣＰＤＳカ-ド（No.25-173）に登録されている。この化合物の化学式は、Ca10(SiO2)3(SO4)3(OH)2で表され、ヒドロキシアパタイトと類似の結晶構造を有している。非晶質としては、その組成は特に限定されるものではないが、通常、ＣａＯ／ＳｉＯ2のモル比が０．５〜３程度の範囲にあり、ＳＯ3含有量は５〜３０重量％程度の範囲にある。
【０００７】
ＣＳＳＨは、例えば、３ＣａＯ・ＳｉＯ2や２ＣａＯ・ＳｉＯ2等のカルシウムシリケートを硫酸塩等のＳＯ3成分を含有する化合物の存在下で水和反応させることにより合成することができる。この時、副生物として水酸化カルシウムが生成し、未反応物として硫酸塩が残存する場合があるが、本発明の効果を実質的に阻害しない範囲である、これらの総量が５０重量％以下であれば特に問題とはならない。又、合成時、シリカフューム等のシリカ質を共存させると、水酸化カルシウムの副生を抑制でき、原料の配合を変えることにより、種々の組成を有するＣＳＳＨを合成することが可能である。硫酸塩としては、特に限定はされないが、セッコウの使用が好ましい。セッコウとしては、無水セッコウ、半水セッコウ及び二水セッコウの使用が可能であるが、反応性の面から二水セッコウの使用が好ましい。
【０００８】
本発明のセメント混和材において、水の配合量は、特に限定されるものではないが、ＣＳＳＨと水を含有してなるセメント混和材、又は、ＣＳＳＨ、水及び減水剤を含有してなるセメント混和材１００重量部中、２０〜８０重量部が好ましく、３０〜７０重量部がより好ましい。２０重量部未満では、セメント混和材の流動性が悪く、取り扱いが困難となる場合があり、８０重量部を超えると材料分離を起こす場合がある。但し、セメント混和材がＣＳＳＨ、水及び減水剤を含有してなる場合、減水剤は水の一部として計算するものとする。
【０００９】
本発明の減水剤とは、特に限定されるものではなく、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤及び流動化剤を総称するものである。減水剤は、大別して、ナフタレン系、メラミン系、ポリカルボン酸系及びアミノスルホン酸系等に分類される。代表例としては、ナフタレン系には、花王社製商品名「マイティ2000WH」等、或いは電気化学工業社製商品名「デンカFT-500」や「デンカFT-80」等が挙げられ、メラミン系には、昭和電工社製商品名「メルメントF-10」及び日本シーカ社製商品名「シーカメント1000H」等が挙げられ、ポリカルボン酸系には、グレースケミカルズ社製商品名「ダーレックススーパー200」、エヌエムビー社製商品名「レオビルドSP-8HS」及び竹本油脂社製商品名「チューポールHP-11」等が挙げられ、アミノスルホン酸系には、藤沢薬品工業社製商品名「パリックFP-100U」等が挙げられる。
【００１０】
減水剤の配合量は、特に限定されるものではないが、ＣＳＳＨ、水及び減水剤を含有してなるセメント混和材１００重量部中、固形分で３０重量部以下が好ましく、５〜２０重量部がより好ましい。３０重量部を超えるとスラリーが材料分離を生じる場合がある。
【００１１】
本発明のセメント混和材の配合量は、特に限定されるものではないが、セメント１００重量部に対して、セメント混和材の固形分で３〜３０重量部が好ましく、５〜２０重量部がより好ましい。３重量部未満では本発明の効果が十分に得られない場合があり、３０重量部を超えると、強度発現が不十分になる場合がある。ここでセメント混和材の固形分とは、１１０℃で加熱し、水分を蒸発・乾固させた時に残存する固体の重量を意味するものである。
【００１２】
本発明のセメントとしては、普通、早強、超早強、中庸熱及び低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、石灰石粉末等を混合したフィラーセメント、並びにアルミナセメント等が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。
【００１３】
本発明では、本発明のセメント混和材及びセメント組成物に、砂、砂利等の骨材の他に、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、凝結調整剤、セメント急硬材、ベントナイトやゼオライト等の粘土鉱物、及びハイドロタルサイト等のイ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。
【００１４】
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、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、既存の如何なる装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサー、オムニミキサー、ヘンシェルミキサー、Ｖ型ミキサー及びナウターミキサー等がある。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
【００１６】
実施例１
Ｃ3Ｓ、二水セッコウ及びシリカフュームを所定の組成となるように配合し、水／粉体比＝１００％となるように水を加え、加圧容器に入れ１００℃で２４時間反応させることにより、種々の組成のＣＳＳＨを合成した。合成した各ＣＳＳＨをセメント混和材とし、セメント１００重量部に対して、セメント混和材を１０重量部配合し、セメントとセメント混和材を含有してなるセメント組成物について、水／セメント組成物比＝５０％、砂／セメント組成物比＝１／３のモルタルを調製し、４×４×１６cmの大きさの供試体を作製して膨張率の測定を行った。その結果を表１に示す。
＜使用材料＞
ＣＳＳＨ−Ａ：CaO/SiO2モル比＝0.5、SO3含有量＝15重量%
ＣＳＳＨ−Ｂ：CaO/SiO2モル比＝1.0、SO3含有量＝15重量%
ＣＳＳＨ−Ｃ：CaO/SiO2モル比＝1.5、SO3含有量＝15重量%
ＣＳＳＨ−Ｄ：CaO/SiO2モル比＝2.0、SO3含有量＝15重量%
ＣＳＳＨ−Ｅ：CaO/SiO2モル比＝3.0、SO3含有量＝15重量%
ＣＳＳＨ−Ｆ：CaO/SiO2モル比＝1.5、SO3含有量＝5重量%
ＣＳＳＨ−Ｇ：CaO/SiO2モル比＝1.5、SO3含有量＝10重量%
ＣＳＳＨ−Ｈ：CaO/SiO2モル比＝1.5、SO3含有量＝30重量%
ＣＳＳＨ−Ｉ：CaO/SiO2モル比＝1.5、SO3含有量＝0重量%
セメント：市販普通ポルトランドセメント
砂：標準砂（ISO679準拠）
水：水道水
＜測定方法＞
膨張率：JIS A 6202 Bに準じて測定
【００１７】
【表１】
0004229303.tif 000002
【００１８】
本発明のセメント混和材を含有してなるセメント組成物は、モルタルに顕著な膨張性を付与していることを示している。又、本発明のセメント混和材を使用していない比較例（実験No.1-1,1-10）では、モルタルは収縮するか、或いは僅かな膨張しか示していない。
【００１９】
実施例２
ＣＳＳＨ−Ｃをセメント混和材とし、セメント１００重量部に対して、その配合量を表２に示すように変えたこと以外は、実施例１と同様に行った。その結果を表２に示す。
【００２０】
【表２】
0004229303.tif 000003
【００２１】
本発明のセメント混和材の配合量が増加するに従い、モルタルの膨張率が増加する傾向を示している。又、本発明のセメント混和材を使用していない比較例（実験No.1-1）では、モルタルは全く膨張しないことを示している。
【００２２】
実施例３
表３に示す割合でＣＳＳＨ−Ｃと水を配合して、スラリー状のセメント混和材を調製した。スラリー調製後７日経過してから、このセメント混和材をセメント１００重量部に対して、固形分で１０重量部配合したこと以外は、実施例１と同様に行った。その結果を表３に示す。但し、セメント混和材中の水は、水／セメント組成物比の水に含まれるものとし、セメント組成物は、固形分の重量である。
【００２３】
【表３】
0004229303.tif 000004
【００２４】
本発明のスラリー状のセメント混和材を含有したセメント組成物は、何れもモルタルに顕著な膨張性を付与していることを示している。
【００２５】
実施例４
ＣＳＳＨ−Ｃの配合量をセメント混和材中５０重量部一定とし、水と各種減水剤を表４に示す割合で配合したこと以外は、実施例３と同様に行った。その結果を表４に示す。但し、セメント混和材中の水と減水剤は、水／セメント組成物比の水に含まれるものとし、減水剤とセメント組成物は、固形分の重量である。
＜使用材料＞
減水剤−イ：市販ナフタレン系
減水剤−ロ：市販メラミン系
減水剤−ハ：市販ポリカルボン酸系
減水剤−ニ：市販アミノスルホン酸系
【００２６】
【表４】
0004229303.tif 000005
【００２７】
本発明のスラリー状のセメント混和材を含有したセメント組成物は、何れの減水剤を併用してもモルタルに顕著な膨張性を付与している。
【００２８】
実施例５
実施例４の実験No.4-5のセメント混和材を使用し、ポンプ圧送性を確認した。セメント混和材１ｍ3を油圧式ポンプにより、地上１２ｍの生コンプラント上に圧送し、その時間を測定した。更に、実験No.4-5のセメント混和材の固形分と等重量の粉末状ＣＳＳＨ−Ｃをホイストにより荷揚げした時の時間を測定した。その結果、スラリー化したセメント混和材は、粉末状のセメント混和材の約１／４の時間で圧送を完了した。
【００２９】
又、従来の粉末状混和材50重量部、減水剤ハ5重量部及び水45重量部を含有してなるスラリー状のセメント混和材を調製し、表５に示すスラリー調製後の各経過時間において、実施例４と同様の試験を行った。その結果を表５に示す。
＜使用材料＞
粉末状混和材：市販アウイン系膨張材
【００３０】
【表５】
0004229303.tif 000006
【００３１】
本発明のセメント混和材を含有したセメント組成物は、スラリー調製後７日の経過時間においても、モルタルに顕著な膨張性を付与している。又、従来の粉末状混和材をスラリー状にした比較例（実験No.5-1,5-2,5-3）では、モルタルの膨張率が著しく低下し、スラリー調製後の経過時間が長くなるとその傾向が激しくなることを示している。
【００３２】
【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、セメント、モルタル及びコンクリート等に、膨張性を付与するセメント組成物を提供することができる。更に、本発明のセメント混和材は、スラリー化することが可能であることから、ポンプ圧送により、生コンプラントでの荷揚げ、開袋投入作業が簡素化するだけでなく、粉塵の発生を防止できる等の効果を奏する。