(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
3CaO・SiO２含有量が60重量％以上のセメントを100重量部、無水セッコウを１〜５重量部、硫酸アルミニウムを無水物換算で0.2〜３重量部、及びアルミン酸アルカリ金属塩を0.1〜0.8重量部を含有してなり、亜−、重亜−、又はピロ亜−硫酸塩を含有しないセメント組成物と水を配合してなるセメント硬化体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、主に、土木建築業界で使用されるセメント硬化体に関する。
【０００２】
【従来技術とその課題】
従来、例えば、ヒューム管やボックスカルバートなどのコンクリート管や、パイル、ポ−ル、及び鋼管コンクリ−ト複合体等のようなコンクリート製品の製造は、一般に、普通ポルトランドセメントを主材料とし、材令１日程度で脱型可能とするため蒸気養生を行って生産性を向上していた(コンクリ−ト工学ハンドブック  朝倉書店発行)。
しかしながら、蒸気養生を行うためには、蒸気養生室の設置、蒸気養生室への搬入や搬出、ボイラ−の保守管理、及び排ガス処理装置の設置等が必要であり、そのため、コスト高となり、製造ラインが複雑化するなどの課題があった。
【０００３】
本発明者は、前記課題を解決すべく種々検討を重ねた結果、特定のセメント組成物を使用することにより、蒸気養生なしでも早期に脱型が可能で、常に強度発現性が良好なセメント硬化体が得られ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、3CaO・SiO２含有量が60重量％以上のセメントを100重量部、無水セッコウを１〜５重量部、硫酸アルミニウムを無水物換算で0.2〜３重量部、及びアルミン酸アルカリ金属塩を0.1〜0.8重量部を含有してなり、亜−、重亜−、又はピロ亜−硫酸塩を含有しないセメント組成物と水を配合してなるセメント硬化体である。
【０００５】
以下、本発明をさらに詳しく説明する。
【０００６】
本発明で使用するセメントは、3CaO・SiO2含有量が60重量％以上のものであり、3CaO・SiO2含有量が66重量％以上が好ましい。60重量％未満では、十分な初期強度が得られない場合がある。通常は、市販早強ポルトランドセメントが使用可能である。
セメントの粒度は、ブレーン値で3,500〜7,000cm2/gのものが好ましく、4,000〜5,000cm2/gがより好ましい。3,500cm2/g未満では、十分な初期強度が得られない場合があり、7,000cm2/gを超えると、コンクリートのスランプロスが大きくなる場合がある。
【０００７】
本発明で使用する無水セッコウは、無水物であれば、特に限定されるものではなく、天然に産出する天然無水セッコウ、半水セッコウや二水セッコウを熱処理して得られる無水セッコウ、及び工業副産物として発生する無水セッコウ等の使用が可能である。
無水セッコウの粒度は、ブレーン値で2,500cm2/g以上のものが好ましく、4,000cm2/g以上がより好ましい。2,500cm2/g未満では、長期材令において、未水和の残存セッコウにより膨張破壊が発生するおそれがある。
無水セッコウの使用量は、セメント100重量部に対して、１〜５重量部であり、３〜４重量部が好ましい。１重量部未満では初期強度の発現性が悪く、５重量部を超えると長期材令において、未水和の残存セッコウにより膨張破壊が発生するおそれがある。
【０００８】
本発明で使用する硫酸アルミニウムは、通常、０〜20モル前後の結合水を有する塩であり、特に限定されるものではなく、いずれの結合水をもつものも使用可能である。
硫酸アルミニウムの使用量は、セメント100重量部に対して、無水物換算で0.2〜３重量部であり、１〜２重量部が好ましい。0.2重量部未満では、初期強度の発現性が悪く、３重量部を超えると、作業性が悪くなる傾向がある。
【０００９】
本発明で使用するアルミン酸アルカリ金属塩は、初期、中期、及び長期強度の発現性を向上させるために不可欠であり、成分的に特に限定されるものではないく、アルミン酸ナトリウムやアルミン酸カリウムの使用が可能であり、そのうち、特に、アルミン酸ナトリウムを使用することが経済的に好ましい。
アルミン酸アルカリ金属塩の使用量は、セメント100重量部に対して、0.1〜0.8重量部であり、0.3〜0.8重量部が好ましい。0.1重量部未満では、十分な強度発現性が得られない場合があり、0.8重量部を超える量では、作業性が悪くなる場合がある。
【００１０】
本発明の各材料を混合する装置としては、既存のいかなる撹拌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、Ｖ型ミキサー、ヘンシェルミキサー、及びナウターミキサー等の使用が可能である。
また、混合は、それぞれの材料を施工時に混合してもよいし、あらかじめ一部を、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
【００１１】
本発明では、上記各材料の他に、凝結調整剤、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、ＡＥ剤、増粘剤、砂や砂利などの骨材、セメント急硬材、セメント膨張材、防錆剤、防凍剤、高分子エマルジョン、酸化カルシウムや水酸化カルシウムなどのカルシウム化合物、硫酸アルカリ金属塩、亜硫酸アルカリ金属塩、及び重亜硫酸アルカリ金属塩等の硫酸塩、ベントナイト等の粘土鉱物、ゼオライト、ハイドロタルサイト、及びハイドロカルマイト等のイオン交換体、無機リン酸塩、並びに、ホウ酸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併用することが可能である。
【００１２】
本発明において、水の使用量は、使用する材料の種類や配合量によって一義的に決定されるものではないが、通常、水／結合材比で25〜50重量％が好ましく、30〜40重量％がより好ましい。25重量％未満では十分な作業性が得られない場合があり、50重量％を越えると十分な強度発現性が得られない場合がある。
【００１３】
セメント硬化体の成形方法は、特に限定されるものではなく、型枠内にセメント混練物が正常に充填されればよく、例えば、ヒューム管、パイル、及びポール等では、遠心力成形法が一般的に行われ、ボックスカルバート等では、バイブレーター等により振動を与えて締固めを行ったり、セメント混練物自体を流動化し、締固めの不要なセメント混練物として型枠内に充填する方法などが行われている。
【００１４】
ここで、遠心力成形条件は、遠心力成形体の種類により異なり、一義的に決定することができないが、３段階に分けて遠心力を負荷することもあり、通常、１〜50Ｇの重力加速度程度で成形している。
【００１５】
脱型後の養生は、特に、蒸気養生する必要はなく、水中又は散水などのように水分の涸渇を防止しながら養生することが強度発現性の面から好ましい。
養生温度は、10〜30℃が好ましく、15〜25℃がより好ましい。10℃未満ではセメント硬化体の強度発現性が十分に発揮されない場合があり、30℃を越えるとセメント混練物が硬化する前に水分の涸渇が激しくなり、寸法安定性が不良になるおそれがある。
養生時の湿度は、水分の涸渇を防止する面から、高いほうが好ましい。また、型枠から露出した部分にシート等を被覆することも可能である。
養生時間は、混練から約20〜24時間で脱型が可能であり、脱型後は、水分の涸渇を防止できる養生のもとで、１日以上養生することが好ましく、３日以上養生することがより好ましい。脱型後の養生が１日未満では、乾燥収縮により、寸法安定性が悪化する場合がある。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
【００１７】
実施例１
表１に示すセメント100重量部に対して、無水セッコウが４重量部、硫酸アルミニウムが無水物換算で１重量部、アルミン酸アルカリ塩が0.5重量部よりなる結合材を使用し、コンクリート中の単位量を、結合材440kg/m3、水167kg/m3、細骨材773kg/m3、粗骨材879kg/m3、及び高性能減水剤13.2kg/m3としたコンクリートを調製した。
調製したコンクリートを、JIS G 3112で規定された10mmと13mmの異形鉄筋を配筋した型枠に流し込んで、20℃、湿度70％の恒温室内で養生し、22時間ご脱型した。脱型後は水中養生を行い、1,200×1,500mm、厚さ100mmのボックスカルバートを製造した。
各材令におけるひび割れ荷重を測定し、結果を表１に併記する。
【００１８】
＜使用材料＞
セメントα：電気化学工業社製早強ポルトランドセメント、3CaO・SiO2含有量66 重量％、ブレーン値4,460cm2/g
セメントβ：電気化学工業社製の早強ポルトランドセメント54重量部と普通ポルトランドセメント46重量部の混合品、3CaO・SiO2含有量60重量％、ブレーン値3,870cm2/g
セメントγ：電気化学工業社製普通ポルトランドセメント、3CaO・SiO2含有量53 重量％、ブレーン値3,340cm2/g
無水セッコウ：天然無水セッコウ、ブレーン値4,120cm2/g
硫酸アルミニウム：水沢化学工業社製粉末硫酸バンド、Al2O317重量％、含水率          43重量％
アルミン酸アルカリ塩：アルミン酸ナトリウム、試薬１級、ブレーン値3,690cm2          /g
高性能減水剤：デンカグレース社製「ダーレックススーパー200」、ポリカルボン酸系
細骨材    ：新潟県姫川産川砂、比重2.63
粗骨材    ：新潟県姫川産川砂利、Gmax＝20mm、比重2.67
水        ：水道水
【００１９】
＜試験方法＞
ひび割れ荷重：ボックスカルバートの底板の側壁中立軸下の２点をピン支持し、
頂板中央１点載荷して測定
【００２０】
【表１】
0003761205.tif 000002
【００２１】
実施例２
実施例１で配合した結合材を使用し、コンクリート中の単位量を、結合材526kg/m3、水168kg/m3、細骨材551kg/m3、及び粗骨材1,117kg/m3としたコンクリートを調製した。
調製したコンクリートを22kgづつ、ＧNo.4.７(230rpm)で２分、遠心力をかけながら、内径200×外径300×長さ500mmの鋼製遠心力成形型枠に投入し、ＧNo.7.０(275rpm)の低速で２分、ＧNo.12(375rpm)の中速で４分、ＧNo.25(525rpm)の高速で５分の条件で遠心力成形体を作製し、20℃、湿度70％の恒温室内で養生し、22時間後脱型した。脱型後は20℃水中養生し、その圧縮強度と曲げ引張強度の測定を行った。結果を表２に併記する。
【００２２】
＜試験方法＞
圧縮強度  ：JIS R 5201に準じて測定
曲げ引張強度σbt：遠心力成形体のひびわれ荷重Ｐcrから、
σbt＝Ｍ／20t2、Ｍ＝0.318Ｐcr・r＋0.238Ｗ・r
ここで、
Ｍ：外圧試験荷重載荷時管底部に生じる曲げモ−メント(kgf・cm)
ｔ：管厚(cm)
Ｐcr：ひびわれ荷重(kgf/m)
Ｗ：管自重(kgf/m)
ｒ：管厚中心までの半径(cm)
【００２３】
【表２】
0003761205.tif 000003
【００２４】
実施例３
セメントαを使用し、無水セッコウの粒度を表３に示すように変化して、セメント100重量部に対して、４重量部配合したこと以外は実施例２と同様に行った。結果を表３に併記する。
【００２５】
【表３】
0003761205.tif 000004
【００２６】
実施例４
セメントαを使用し、無水セッコウの使用量を表４に示すように変化したこと以外は実施例２と同様に行った。結果を表４に併記する。
【００２７】
【表４】
0003761205.tif 000005
【００２８】
実施例５
セメントαを使用し、硫酸アルミニウムの使用量を表５に示すように変化したこと以外は実施例２と同様に行った。結果を表５に併記する。
【００２９】
【表５】
0003761205.tif 000006
【００３０】
実施例６
セメントαを使用し、アルミン酸アルカリ金属塩の使用量を表６に示すように変化したこと以外は実施例２と同様に行った。結果を表６に併記する。
【００３１】
【表６】
0003761205.tif 000007
【００３２】
【発明の効果】
本発明で記載のセメント組成物を使用することにより、蒸気養生を行わなくても初期の強度発現性が良好なセメント硬化体が得られる。