JP7664709B2 - Cement composition and method for producing concrete products - Google Patents
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Description
本発明は、アウィンを含むセメント用強度増進材、セメント組成物、該セメント組成物の製造方法、および該セメント組成物を含むコンクリート製品の製造方法に関する。 The present invention relates to a cement strength enhancer containing Awin, a cement composition, a method for producing the cement composition, and a method for producing a concrete product containing the cement composition.
コンクリート製品の脱型と出荷を早めるため、コンクリート製品の製造工場では、通常、製造の最終段階で蒸気養生を行う。しかし、蒸気養生により消費される重油のコストの削減や、高温の水蒸気の不使用による作業環境の改善等のため、蒸気養生なしでも、蒸気養生したコンクリート製品の脱型時の強度（以下「脱型強度」という。）と同等以上の強度発現性を有するセメントが望まれている。 In order to speed up demolding and shipping of concrete products, concrete manufacturing plants usually perform steam curing as the final stage of production. However, in order to reduce the cost of heavy oil consumed in steam curing and to improve the working environment by not using high-temperature steam, there is a demand for cement that has strength development equal to or greater than the strength of steam-cured concrete products when they are demolded (hereafter referred to as "demolding strength"), even without steam curing.
従来、セメントの初期強度発現性を向上させる手段の一つに、早強性混和材をセメントに添加する方法がある。例えば、
非特許文献１には、ＣａＯを主成分（ＣａＯの含有比率は８９．７質量部）とする早強性混和材が開示されている。この早強性混和材を普通ポルトランドセメントに添加すると、材齢７日以降の強度は、蒸気養生なしでも、蒸気養生した場合の普通ポルトランドセメントより高くなるものの、材齢６時間程度の初期の強度発現性は高いとは云えない。
また、特許文献１には、３ＣａＯ・３Ａｌ２Ｏ３・ＣａＳＯ４などのカルシウムサルホアルミネートをポルトランドセメントに添加して、早期強度を高くしたセメント組成物が提案されている。しかし、該セメント組成物は、カルシウムサルホアルミネートの添加量が増えると流動性が低下するという課題や、この流動性を改善するために有機酸などを添加する必要があり、これにより製造コストが増加するという課題があった。
Conventionally, one of the means for improving the early strength development of cement is to add an early strength admixture to the cement. For example,
Non-Patent Document 1 discloses an early-strength admixture whose main component is CaO (the CaO content is 89.7 parts by mass). When this early-strength admixture is added to ordinary Portland cement, the strength after 7 days is higher than that of ordinary Portland cement after steam curing, even without steam curing. However, the initial strength development after about 6 hours is not high.
Also, Patent Document 1 proposes a cement composition in which calcium sulfoaluminate such as 3CaO.3Al 2 O 3.CaSO 4 is added to Portland cement to increase early strength. However, this cement composition has the problem that fluidity decreases as the amount of calcium sulfoaluminate added increases, and that an organic acid or the like needs to be added to improve this fluidity, which increases production costs.
本発明は、蒸気養生なしでも、蒸気養生したコンクリート製品の脱型強度と同等以上の強度発現性を有するセメント組成物と、該セメント組成物を製造するためのセメント用強度増進材等を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a cement composition that exhibits strength development equal to or greater than the form-removal strength of steam-cured concrete products even without steam curing, and a cement strength enhancer for producing the cement composition.
本発明者は、現行のセメントよりもさらに初期強度を向上させるために、蒸気養生なしでも、蒸気養生したコンクリート製品の脱型強度と同等以上の強度発現性を有するセメント組成物は、鉱物組成の変更や混和材等を添加する必要があると考えた。そこで、材齢６時間程度のごく初期の強度発現性が向上するセメント用強度増進材として、アウィン（３ＣａＯ・３Ａｌ２Ｏ３・ＣａＳＯ４、略号はＣ４Ａ３＄）に着目し、前記セメントへの適用を検討した。その結果、アウィン、ビーライト（２ＣａＯ・ＳｉＯ２、略号はＣ２Ｓ）、および無水石膏（ＣａＳＯ４、略号はＣ＄）を特定の割合で含むセメント用強度増進材およびセメント組成物を用いたコンクリートは、蒸気養生を行わなくても、蒸気養生したコンクリートの脱型強度と同等以上の強度発現性を有することを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、以下の構成を有するセメント用強度増進材等である。 The inventors of the present invention considered that in order to improve the early strength of cements even more than current cements, it would be necessary to change the mineral composition or add admixtures to a cement composition that has a strength development equal to or greater than the form stripping strength of steam-cured concrete products even without steam curing. Therefore, the inventors focused on Awin (3CaO.3Al 2 O 3.CaSO 4 , abbreviated as C 4 A 3 $) as a strength enhancer for cement that improves the very early strength development at about 6 hours of age, and examined its application to said cements. As a result, the inventors found that concretes using a strength enhancer for cements and a cement composition containing Awin, belite (2CaO.SiO 2 , abbreviated as C 2 S), and anhydrous gypsum (CaSO 4 , abbreviated as C $) in specific proportions have a strength development equal to or greater than the form stripping strength of steam-cured concrete even without steam curing, and thus completed the present invention. That is, the present invention is a strength enhancer for cements, etc. having the following composition.
［１］下記セメント用強度増進材を２０～４５質量部とセメントを５５～８０質量部を含むセメント組成物であって、
アウィンを９．５～１５質量％、エーライトを３４～４０質量％、アウィンとエーライトを合計で４５～５５質量％、アルミネート相を４～８質量％、フェライト相を５～１５質量％、および無水石膏を少なくとも含み、かつ、前記無水石膏の含有量／アウィンの含有量のモル比が２．５～６．０、およびブレーン比表面積が３２００～３７００ｃｍ２／ｇである、セメント組成物。
［セメント用強度増進材］
アウィン、ビーライト、および無水石膏を少なくとも含むセメント用強度増進材であって、
アウィンを３６～４９質量部、ビーライトを１８～２５質量部、および前記無水石膏の含有量／アウィンの含有量のモル比が２．５～６．０である。
［２］さらに、遊離石灰を１質量％以下含む、前記［１］に記載のセメント組成物。
［３］前記セメント組成物が、コンクリート製品用である、前記［１］または［２］に記載のセメント組成物。
［４］前記［１］～［３］のいずれかに記載のセメント組成物と、少なくとも細骨材、粗骨材、および水を混練し、未硬化のコンクリート組成物を得る混練工程、
前記未硬化のコンクリート組成物を型枠に充填する充填工程、
前記未硬化のコンクリート組成物を１０～５０℃の温度下で養生して、コンクリート組成物の硬化体を得る養生工程、および、
前記コンクリート組成物の硬化体を脱型する脱型工程、
を少なくとも含むコンクリート製品の製造方法。
[1] A cement composition comprising 20 to 45 parts by mass of the following cement strength enhancer and 55 to 80 parts by mass of cement,
A cement composition comprising at least 9.5 to 15 mass% awin, 34 to 40 mass% alite, 45 to 55 mass% awin and alite in total, 4 to 8 mass% aluminate phase, 5 to 15 mass% ferrite phase, and anhydrous gypsum, the molar ratio of the anhydrous gypsum content/the awin content being 2.5 to 6.0, and the Blaine specific surface area being 3200 to 3700 cm2 /g.
[Strength enhancer for cement]
A strength enhancer for cement comprising at least awin, belite, and anhydrous gypsum,
The composition contains 36 to 49 parts by mass of awin, 18 to 25 parts by mass of belite, and the molar ratio of the anhydrous gypsum content/the awin content is 2.5 to 6.0.
[2] The cement composition according to [ 1 ], further comprising 1% by mass or less of free lime.
[3] The cement composition according to [ 1] or [2 ], which is for use in concrete products.
[4] A mixing step of mixing the cement composition according to any one of [ 1 ] to [ 3 ] above with at least fine aggregate, coarse aggregate, and water to obtain an unhardened concrete composition;
A filling step of filling the unhardened concrete composition into a formwork;
a curing step of curing the unhardened concrete composition at a temperature of 10 to 50°C to obtain a hardened concrete composition; and
A demolding step of demolding the hardened body of the concrete composition;
A method for producing a concrete product comprising at least the steps of:
本発明のセメント用強度増進材を含むセメント組成物を含有するコンクリートは、流動性の低下が小さく、また、蒸気養生なしでも、蒸気養生したコンクリートの脱型強度と同等以上の強度発現性を有する。 Concrete containing a cement composition containing the cement strength enhancer of the present invention shows little loss in fluidity, and even without steam curing, has strength development equal to or greater than the form-removal strength of steam-cured concrete.
本発明は、前記のとおり、特定量のアウィン、ビーライト、および無水石膏を少なくとも含むセメント用強度増進材等である。以下、本発明のセメント用強度増進材、セメント組成物、セメント組成物の製造方法、およびコンクリート製品の製造方法について詳細に説明する。 As described above, the present invention relates to a strength enhancer for cement that contains at least specific amounts of awin, belite, and anhydrous gypsum. The strength enhancer for cement, the cement composition, the method for producing the cement composition, and the method for producing a concrete product of the present invention will be described in detail below.
１．セメント用強度増進材
本発明のセメント用強度増進材は、アウィン、ビーライト、および無水石膏を少なくとも含むセメント用強度増進材であって、アウィンを３６～４９質量部、ビーライトを１８～２５質量部、および前記無水石膏の含有量／アウィンの含有量のモル比が２．５～６．０であるセメント用強度増進材である。
アウィンの含有比率が３６質量部未満では、初期の強度発現性が低く、４９質量部を超えると、コンクリートの打設等の作業時間が確保できない。また、ビーライトの含有比率が１８質量部未満では、コンクリートの打設等の作業時間が確保できず、２５質量部を超えると初期の強度発現性が低下する。また、無水石膏の含有量／アウィンの含有量のモル比が前記範囲を外れると、初期の強度発現性が低下する。また、後述のセメント用強度増進材とセメントの混合工程で、セメント用強度増進材とセメントの配合割合がずれても、コンクリートの強度を一定に保ち易く、強度の変動が起き難い。
なお、前記アウィンの含有比率は、好ましくは３８～４８質量部、より好ましくは４０～４７質量部であり、前記ビーライトの含有比率は、好ましくは１９～２５質量部、より好ましくは２０～２３質量部である。また、前記無水石膏の含有量／アウィンの含有量のモル比は、好ましくは２．６～５．０、より好ましくは２．７～４．５、さらに好ましくは２．８～３．５である。
また、前記無水石膏は、特に制限されないが、強度発現性の向上の観点から、好ましくはII型無水石膏である。
1. Strength-Enhancing Material for Cement The strength-enhancing material for cement of the present invention is a strength-enhancing material for cement containing at least Awin, belite, and anhydrous gypsum, and is a strength-enhancing material for cement having 36 to 49 parts by mass of Awin, 18 to 25 parts by mass of belite, and a molar ratio of the anhydrous gypsum content/Awin content of 2.5 to 6.0.
If the content of Awin is less than 36 parts by mass, the initial strength development is low, and if it exceeds 49 parts by mass, the working time for pouring concrete and the like cannot be secured. If the content of belite is less than 18 parts by mass, the working time for pouring concrete and the like cannot be secured, and if it exceeds 25 parts by mass, the initial strength development decreases. If the molar ratio of the anhydrous gypsum content/Awin content is outside the above range, the initial strength development decreases. Even if the mixing ratio of the cement strength enhancer and the cement deviates in the mixing process of the cement strength enhancer and the cement described below, the strength of the concrete is easily kept constant, and the strength does not easily fluctuate.
The content of Awin is preferably 38 to 48 parts by mass, more preferably 40 to 47 parts by mass, and the content of Belite is preferably 19 to 25 parts by mass, more preferably 20 to 23 parts by mass. The molar ratio of the content of anhydrous gypsum/the content of Awin is preferably 2.6 to 5.0, more preferably 2.7 to 4.5, and even more preferably 2.8 to 3.5.
The anhydrous gypsum is not particularly limited, but is preferably type II anhydrous gypsum from the viewpoint of improving strength development.
また、前記セメント用強度増進材中の遊離石灰の含有率は、好ましくは０．５質量％以下である。遊離石灰が０．５質量％を超えると、コンクリートの打設等の作業時間が確保できない場合がある。 The free lime content in the cement strength enhancer is preferably 0.5% by mass or less. If the free lime content exceeds 0.5% by mass, it may not be possible to ensure sufficient time for work such as pouring concrete.
また、前記セメント用強度増進材中のフェライト相の含有率は、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは２～５質量％であり、フェライト相の含有率が１０質量％を超えるとコンクリートの初期強度が低下するおそれがある。 The content of the ferrite phase in the cement strength enhancer is preferably 10% by mass or less, more preferably 2 to 5% by mass. If the content of the ferrite phase exceeds 10% by mass, the initial strength of the concrete may decrease.
さらに、前記セメント用強度増進材のブレーン比表面積は、好ましくは４２００～４６００ｃｍ２／ｇである。ブレーン比表面積が４２００ｃｍ２／ｇ未満では、初期の強度発現性が低く、４６００ｃｍ２／ｇを超えるとコンクリートの打設等の作業時間が確保できない場合がある。 Furthermore, the Blaine specific surface area of the strength enhancer for cement is preferably 4200 to 4600 cm 2 /g. If the Blaine specific surface area is less than 4200 cm 2 /g, the initial strength development is low, and if it exceeds 4600 cm 2 /g, it may not be possible to ensure sufficient working time for pouring concrete, etc.
次に、前記セメント用強度増進材の製造方法について説明する。
無水石膏、ボーキサイト、および石灰石等の原料を、下記（１）～（５）式を用いて、前記セメント用強度増進材の鉱物組成になるように混合した後、ロータリーキルン等の、セメントの焼成に用いる通常の焼成炉を用いて、焼成温度（最高焼成）が１２５０～１３５０℃で焼成して、アウィンを少なくとも含むクリンカ（以下「アウィンクリンカ」という。）を製造する。焼成温度が１２５０℃未満ではアウィンクリンカの焼成度が不足するため、また、焼成温度が１３５０℃を超えると過焼成のため、ともに凝結や強度発現性等の主要な品質特性が低下する場合がある。
アウィン（Ｃ４Ａ３＄）＝Ａｌ２Ｏ３×１．９９５－Ｃ４ＡＦ×０．４７３ ・・・（１）
ビーライト（Ｃ２Ｓ）＝ＳｉＯ２×２．８６７ ・・・（２）
フェライト相（Ｃ４ＡＦ）＝Ｆｅ２Ｏ３×２．６９３ ・・・（３）
遊離石灰（ｆ．ＣａＯ）＝ＣａＯ－Ｃ４ＡＦ×０．５２２－Ｃ４Ａ３＄×０．３６８－Ｃ２Ｓ×０．６５１－Ｃ＄×０．４１1 ・・・（４）
無水石膏（Ｃ＄）＝ＳＯ３×１．７００－Ｃ４Ａ３＄×０．２２３ ・・・（５）
ただし、（１）～（５）式中の化学式は、その化学式が表す化合物の含有率（質量％）を意味する。
また、焼成後のアウィンクリンカ中のアウィン、ビーライト、フェライト相、遊離石灰、および無水石膏の含有率は、アウィンクリンカ中の化学組成を測定し、該化学組成と前記（１）～（５）式を用いて算出する。
なお、セメント用強度増進材中のビーライトや石膏が不足する場合は、それらを追加するとよい。
Next, a method for producing the cement strength enhancer will be described.
Raw materials such as anhydrous gypsum, bauxite, and limestone are mixed according to the following formulas (1) to (5) so as to obtain the mineral composition of the cement strength enhancer, and then calcined in a normal calcination furnace used for calcining cement, such as a rotary kiln, at a calcination temperature (maximum calcination) of 1250 to 1350°C to produce clinker containing at least Awin (hereinafter referred to as "Awin clinker"). If the calcination temperature is less than 1250°C, the calcination degree of the Awin clinker will be insufficient, and if the calcination temperature exceeds 1350°C, it will be over-calcined, and both of these may result in a decrease in major quality characteristics such as setting and strength development.
Awin ( C4A3 $ ) = Al2O3 x 1.995 - C4AF x 0.473 ... (1)
Belite (C 2 S) = SiO 2 × 2.867 ... (2)
Ferrite phase ( C4AF ) = Fe2O3 x 2.693 ... (3)
Free lime (f.CaO) = CaO-C 4 AF x 0.522-C 4 A 3 $ x 0.368-C2S x 0.651-C $ x 0.411... (4)
Anhydrite (C$) = SO 3 × 1.700 - C 4 A 3 $ × 0.223 ... (5)
However, the chemical formulas in the formulas (1) to (5) indicate the content (mass %) of the compound represented by the chemical formula.
The contents of Awin, belite, ferrite phase, free lime, and anhydrous gypsum in the Awin clinker after burning are calculated by measuring the chemical composition in the Awin clinker and using the chemical composition and the above formulas (1) to (5).
If the belite or gypsum in the cement strength enhancer is insufficient, it is advisable to add them.
２．セメント組成物
本発明のセメント組成物は、前記セメント用強度増進材とセメントを含むセメント組成物であって、アウィンを８～２０質量％、エーライトを２５～４７質量％、および無水石膏を少なくとも含み、かつ、前記無水石膏の含有量／アウィンの含有量のモル比が２．５～６．０、およびブレーン比表面積が３２００～３７００ｃｍ２／ｇである。
アウィンの含有率が８質量％未満では、初期の強度発現性が低く、２０質量％を超えると、コンクリートの打設等の作業時間やコンクリートの流動性が確保できない。また、エーライトの含有率が２５質量％未満では、初期および中期の強度発現性が低下し、４７質量％を超えると長期の強度発現性が低下するおそれがある。また、無水石膏の含有量／アウィンの含有量のモル比が前記範囲を外れると、初期の強度発現性が低下する。さらに、ブレーン比表面積が３２００ｃｍ２／ｇ未満では初期の強度発現性が低く、３７００ｃｍ２／ｇを超えるとコンクリートの打設等の作業時間が確保できない場合がある。
なお、前記アウィンの含有率は、好ましくは９～１７.５質量％、より好ましくは９．５～１５質量％である。前記エーライトの含有率は、好ましくは３０～４５質量％、より好ましくは３４～４０質量％である。また、前記無水石膏の含有量／アウィンの含有量のモル比は、好ましくは２．６～５．０、２．７～４．５、さらに好ましくは２．８～３．５である。また、前記セメント組成物のブレーン比表面積は、好ましくは３３００～３６００ｃｍ２／ｇである。
また、前記セメント組成物は、別の表現を用いれば、前記セメント用強度増進材を２０～４５質量部と、セメントを５５～８０質量部含む組成物である。
2. Cement composition
The cement composition of the present invention is a cement composition containing the strength enhancer for cement and cement, and contains at least 8 to 20 mass% Awin, 25 to 47 mass% alite, and anhydrous gypsum, and has a molar ratio of the anhydrous gypsum content/Awin content of 2.5 to 6.0 and a Blaine specific surface area of 3200 to 3700 cm2 /g.
If the Awin content is less than 8% by mass, the initial strength development is low, and if it exceeds 20% by mass, the working time for pouring concrete and the fluidity of concrete cannot be ensured. If the Alite content is less than 25% by mass, the initial and mid-term strength development is reduced, and if it exceeds 47% by mass, the long-term strength development may be reduced. If the molar ratio of the anhydrous gypsum content/Awin content is outside the above range, the initial strength development is reduced. Furthermore, if the Blaine specific surface area is less than 3200 cm 2 /g, the initial strength development is low, and if it exceeds 3700 cm 2 /g, the working time for pouring concrete may not be ensured.
The content of Awin is preferably 9 to 17.5 mass%, and more preferably 9.5 to 15 mass%. The content of Alite is preferably 30 to 45 mass%, and more preferably 34 to 40 mass%. The molar ratio of the anhydrous gypsum content/the Awin content is preferably 2.6 to 5.0, 2.7 to 4.5, and more preferably 2.8 to 3.5. The Blaine specific surface area of the cement composition is preferably 3300 to 3600 cm2 /g.
In other words, the cement composition is a composition containing 20 to 45 parts by mass of the cement strength enhancer and 55 to 80 parts by mass of cement.
また、前記セメント組成物中の遊離石灰の含有率は、好ましくは１質量％以下、より好ましくは０．１～０．５質量％である。遊離石灰の含有率が１質量％を超えると、コンクリートの打設等の作業時間が確保できない場合がある。 The free lime content in the cement composition is preferably 1% by mass or less, and more preferably 0.1 to 0.5% by mass. If the free lime content exceeds 1% by mass, it may not be possible to ensure sufficient time for work such as pouring concrete.
前記セメント組成物中のアルミネート相の含有率は、好ましくは４～８質量％である。アルミネート相の含有率が４質量％未満では初期の強度発現性が低下し、８質量％を超えると、コンクリートの打設等の作業時間が確保できない場合がある。 The content of the aluminate phase in the cement composition is preferably 4 to 8% by mass. If the content of the aluminate phase is less than 4% by mass, the initial strength expression decreases, and if it exceeds 8% by mass, it may not be possible to ensure sufficient time for work such as pouring concrete.
また、前記セメント組成物中のエーライトとアウィンの含有率の合計は、好ましくは４５～５５質量％、より好ましくは４８～５４質量％である。エーライトとアウィンの合計の含有率の合計が４５質量％未満では、初期の強度発現性が低下し、５５質量％を超えると、コンクリートの打設等の作業時間が確保できない場合がある。 The total content of alite and awin in the cement composition is preferably 45 to 55 mass%, more preferably 48 to 54 mass%. If the total content of alite and awin is less than 45 mass%, the initial strength development decreases, and if it exceeds 55 mass%, it may not be possible to ensure sufficient work time for pouring concrete, etc.
また、前記セメント組成物中のフェライト相の含有率は、好ましくは５～１５質量％、より好ましくは７～１１質量％であり、フェライト相の含有率が５質量％未満では流動性が低下し、１５質量％を超えると初期強度が低下するおそれがある。
なお、本発明のセメント組成物の用途は、特に限定されないが、強度発現性と流動性（可使時間）を考慮すると、コンクリート製品への用途が好ましい。
The content of the ferrite phase in the cement composition is preferably 5 to 15 mass%, more preferably 7 to 11 mass%. If the content of the ferrite phase is less than 5 mass%, the fluidity may decrease, and if it exceeds 15 mass%, the initial strength may decrease.
The use of the cement composition of the present invention is not particularly limited, but in consideration of strength development and fluidity (pot life), it is preferably used in concrete products.
３．セメント組成物の製造方法
本発明のセメント組成物は、セメント用強度増進材を２０～４５質量部、およびセメントを５５～８０質量部、好ましくはセメント用強度増進材を２５～４０質量部、およびセメントを６０～７５質量部混合して製造できるが、これに限定されない。本発明のセメント組成物は、アウィンを８～２０質量％、エーライトを２５～４７質量％、および無水石膏を少なくとも含み、かつ、前記無水石膏の含有量／アウィンの含有量のモル比が２．５～６．０、およびブレーン比表面積が３２００～３７００ｃｍ２／ｇであればよく、前記アウィンクリンカを用いて、下記（i）～（iii）のいずれかの粉砕・混合方法によりセメント組成物を製造することができる。
（i）前記アウィンクリンカを粉砕して粉砕物を得た後、該粉砕物とセメントを混合してセメント組成物を製造する。
前記（i）の方法は、コンクリート製品会社がセメント用強度増進材を購入して、コンクリート製品工場でセメントと混合して用いる場合に適する。また、前記アウィンクリンカは、本発明が規定する量の無水石膏を含んでいるため、該粉砕物と市販のポルトランドセメント等のセメントを混合する方法が、コンクリート製品工場において製造工程が簡易で品質管理も容易になり好ましい。
（ii）前記アウィンクリンカ、およびセメントクリンカを混合した後、同時に粉砕して、セメント組成物を製造する。
前記（ii）の方法は、一つの粉砕工程のみで製造が完了するため、生産効率が高い。
（iii）前記アウィンクリンカ、およびセメントクリンカを個別に粉砕するか、またはこれら複数を同時粉砕してセメント組成物を製造する。
なお、前記（i）～（iii）において、セメント組成物中の石膏が不足する場合は、石膏を追加するとよい。
3. Manufacturing method of cement composition The cement composition of the present invention can be manufactured by mixing 20 to 45 parts by mass of a strength enhancer for cement and 55 to 80 parts by mass of cement, preferably 25 to 40 parts by mass of a strength enhancer for cement and 60 to 75 parts by mass of cement, but is not limited thereto. The cement composition of the present invention may contain at least 8 to 20% by mass of Awin, 25 to 47% by mass of alite, and anhydrous gypsum, and the molar ratio of the anhydrous gypsum content/Awin content is 2.5 to 6.0, and the Blaine specific surface area is 3200 to 3700 cm 2 /g. The cement composition can be manufactured by any one of the grinding and mixing methods (i) to (iii) below using the Awin clinker.
(i) The Awin clinker is pulverized to obtain a pulverized material, and then the pulverized material is mixed with cement to produce a cement composition.
The method (i) is suitable for the case where a concrete product company purchases a cement strength enhancer and mixes it with cement at a concrete product factory. Since the Awin clinker contains the amount of anhydrous gypsum specified in the present invention, the method of mixing the ground material with commercially available Portland cement or other cement is preferable because it simplifies the manufacturing process and facilitates quality control at the concrete product factory.
(ii) The Awin clinker and cement clinker are mixed and then ground together to produce a cement composition.
The method (ii) has high production efficiency since the production is completed in only one grinding step.
(iii) The Awin clinker and the cement clinker are ground separately or a plurality of them are ground simultaneously to produce a cement composition.
In the above steps (i) to (iii), if the cement composition contains insufficient gypsum, it is advisable to add gypsum.
前記セメントおよびセメントクリンカは、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、およびエコセメント、並びにこれらのクリンカから選ばれる１種以上が挙げられる。これらの中でも、セメント用強度増進材とセメント等の配合割合がずれても、コンクリートの強度を一定に保ち易く、強度の変動が起き難ため、好ましくは普通ポルトランドセメントである。なお、これらセメント中のエーライト、ビーライト、アルミネート相、およびフェライト相の含有率（質量％）は、下記（i）～（iv）のボーグ式を用いて算出する。
Ｃ３Ｓ＝４．０７×ＣａＯ－７．６０×ＳｉＯ２－６．７２×Ａｌ２Ｏ３－１．４３×Ｆｅ２Ｏ３－２．８５×ＳＯ３ ・・・（i）
Ｃ２Ｓ＝２．８７×ＳｉＯ２－０.７５４×Ｃ３Ｓ ・・・（ii）
Ｃ３Ａ＝２．６５×Ａｌ２Ｏ３－１．６９×Ｆｅ２Ｏ３ ・・・（iii）
Ｃ４ＡＦ＝３．０４×Ｆｅ２Ｏ３ ・・・（iv）
ただし、（i）～（iv）式中の化学式は、セメント中における各化学式が表す化合物の含有率（質量％）を意味する。また、表３中のＣ＄０．５Ｈは半水石膏を表し、Ｃ＄２Ｈは二水石膏を表す。
また、セメント中の遊離石灰は、JCAS I-01:1997「遊離酸化カルシウムの定量方法」に準拠して測定する。
前記いずれの方法でセメント組成物を製造する場合でも、セメント組成物のブレーン比表面積は３２００～３７００ｃｍ２／ｇが好ましい。
The cement and cement clinker may be one or more selected from ordinary Portland cement, high-early-strength Portland cement, moderate-heat Portland cement, and ecocement, as well as their clinkers. Of these, ordinary Portland cement is preferred because it is easy to keep the strength of the concrete constant and the strength is unlikely to fluctuate even if the blending ratio of the cement strength enhancer and cement is changed. The contents (mass%) of alite, belite, aluminate phase, and ferrite phase in these cements are calculated using the Bogue formulas (i) to (iv) below.
C3S =4.07×CaO-7.60× SiO2-6.72 × Al2O3-1.43 × Fe2O3-2.85 ×SO3 ... ( i )
C 2 S = 2.87 x SiO 2 -0.754 x C 3 S...(ii)
C 3 A=2.65×Al 2 O 3 -1.69×Fe 2 O 3 ...(iii)
C 4 AF=3.04×Fe 2 O 3 ...(iv)
In the formulas (i) to (iv), the chemical formulas represent the content (mass%) of the compound represented by each chemical formula in the cement. In addition, in Table 3, C$0.5H represents gypsum hemihydrate, and C$2H represents gypsum dihydrate.
In addition, the free lime in cement is measured in accordance with JCAS I-01:1997 "Method for determining free calcium oxide."
Regardless of which method is used to produce the cement composition, the Blaine specific surface area of the cement composition is preferably 3200 to 3700 cm 2 /g.
４．コンクリート製品の製造方法
本発明のコンクリート製品の製造方法は、前記セメント組成物と、少なくとも細骨材、粗骨材、および水とを混練し、未硬化のコンクリート組成物を得る混練工程、前記未硬化のコンクリート組成物を型枠に充填する充填工程、前記未硬化のコンクリート組成物を１０～５０℃の温度下で養生してコンクリート組成物の硬化体を得る養生工程、および前記コンクリート組成物の硬化体を脱型する脱型工程を含む。
前記養生温度は、１０℃～５０℃、好ましくは１０℃～４０℃、より好ましくは１０℃～３０℃であり、このような低い温度でも、蒸気養生したコンクリート製品の脱型強度と同等以上の強度を得ることができる。
4. Manufacturing Method of Concrete Product The manufacturing method of the concrete product of the present invention includes a kneading step of kneading the cement composition with at least fine aggregate, coarse aggregate, and water to obtain an unhardened concrete composition, a filling step of filling a formwork with the unhardened concrete composition, a curing step of curing the unhardened concrete composition at a temperature of 10 to 50°C to obtain a hardened concrete composition, and a demolding step of demolding the hardened concrete composition.
The curing temperature is 10°C to 50°C, preferably 10°C to 40°C, and more preferably 10°C to 30°C. Even at such low temperatures, it is possible to obtain a strength equal to or greater than the demold strength of a steam-cured concrete product.
養生時間（混練から脱型までの時間）は、３～１２時間、好ましくは４～１０時間、より好ましくは５～７時間であり、これらの、蒸気養生を行うコンクリート製品と同等の所要時間で、蒸気養生したコンクリート製品の脱型強度と同等以上の強度を得ることができる。
なお、本発明のコンクリート製品の製造方法では、その他の材料として、求められる脱型強度が得られる範囲で、ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、および高性能ＡＥ減水剤等の各種混和剤や、フライアッシュ、シリカフューム、および高炉スラグ微粉末等の各種混和材等を用いることができる。
また、前記混練工程における混練方法、充填工程における型枠の種類や充填方法、および養生工程における水中、封かん、および気中等の養生方法は、特に限定されず、一般的な方法を用いることができる。
The curing time (the time from mixing to demolding) is 3 to 12 hours, preferably 4 to 10 hours, and more preferably 5 to 7 hours. In these times equivalent to those required for steam-cured concrete products, it is possible to obtain strength equal to or greater than the demolding strength of steam-cured concrete products.
In addition, in the manufacturing method of the concrete product of the present invention, various admixtures such as air entraining agents, water reducing agents, air entraining water reducing agents, high performance water reducing agents, and high performance air entraining water reducing agents, as well as various admixtures such as fly ash, silica fume, and ground granulated blast furnace slag, can be used as other materials within a range in which the desired demolding strength is obtained.
The kneading method in the kneading step, the type of formwork and the filling method in the filling step, and the curing method in the curing step, such as underwater, sealed, or in air, are not particularly limited, and any commonly used method can be used.
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
１．セメント用強度増進材の製造
II型無水石膏、ボーキサイト、および石灰石を、表１に示す化学組成になるように混合して圧密し、ペレット（１個あたり約２０ｇ）を作製した。次に、該ペレットを電気炉に入れ、１０００℃で３０分間仮焼して、脱水分および脱炭酸をした後、昇温速度７００℃／時間で１３５０℃まで昇温し、１３５０℃で２０分間焼成した。その後、炉外で放冷してアウィンクリンカを製造した。
次に、該アウィンクリンカを粉砕して、ブレーン比表面積が４５００ｃｍ２／ｇのセメント用強度増進材を製造した。表２にセメント用強度増進材の鉱物組成を示す。
なお、表２に示すセメント用強度増進材の鉱物組成は、蛍光Ｘ線分析を用いて測定したセメント用強度増進材の、表１に示す化学組成を用いて、前記（１）～（５）式により算出した。なお、強度増進材Ａ９は、強度増進材Ａ１と二水石膏を７０：３０（質量比）の割合で混合して製造した。
The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
1. Manufacturing of strength enhancers for cement
Type II anhydrite, bauxite, and limestone were mixed to have the chemical composition shown in Table 1, and compacted to produce pellets (about 20 g each). The pellets were then placed in an electric furnace and calcined at 1000° C. for 30 minutes to remove moisture and carbon dioxide, and then heated to 1350° C. at a heating rate of 700° C./hour and fired at 1350° C. for 20 minutes. The pellets were then allowed to cool outside the furnace to produce Awin clinker.
Next, the Awin clinker was pulverized to produce a cement strength enhancer having a Blaine specific surface area of 4500 cm 2 /g. Table 2 shows the mineral composition of the cement strength enhancer.
The mineral compositions of the strength enhancers for cement shown in Table 2 were calculated from the above formulas (1) to (5) using the chemical compositions of the strength enhancers for cement measured by fluorescent X-ray analysis and shown in Table 1. Strength enhancer A9 was produced by mixing strength enhancer A1 and gypsum dihydrate in a ratio of 70:30 (mass ratio).
２．セメント組成物の製造
前記セメント用強度増進材と、ブレーン比表面積が３２００ｃｍ２／ｇの普通ポルトランドセメントを、表３に示すセメント用強度増進材の含有率に従い混合して、表３に示す鉱物組成を有するセメント組成物を製造した。表３に示すセメント組成物の鉱物組成は、前記（１）～（５）式により算出したセメント用強度増進材の鉱物組成と、下記ボーグ式（i）～（iv）により算出した普通ポルトランドセメントの鉱物組成を用いて、前記セメント用強度増進材と普通ポルトランドセメントの混合割合に基づき算出した。
なお、普通ポルトランドセメントの鉱物組成は、蛍光Ｘ線分析を用いて測定した普通ポルトランドセメントの化学組成に基づき、前記（i）～（iv）のボーグ式を用いて算出した。
なお、半水石膏と二水石膏の定量は、下記の文献に記載の熱重量分析法に準拠して行った。
［文献］廣瀬哲、高橋真理、松里広昭、浅海順治、山崎之典、浅賀喜与志：熱重量分析法によるセメント中の半水セッコウと二水セッコウの定量、無機マテリアル、Vol.2、No.254、14～17,(1995)
また、セメント中の遊離石灰量は、JCAS I-01:1997「遊離酸化カルシウムの定量方法」に準拠して測定した。
2. Production of Cement Composition The strength enhancer for cement and ordinary Portland cement having a Blaine specific surface area of 3200 cm2 /g were mixed in accordance with the contents of the strength enhancer for cement shown in Table 3 to produce cement compositions having the mineral compositions shown in Table 3. The mineral compositions of the cement compositions shown in Table 3 were calculated based on the mixing ratios of the strength enhancer for cement and ordinary Portland cement, using the mineral compositions of the strength enhancer for cement calculated by the above formulas (1) to (5) and the mineral compositions of ordinary Portland cement calculated by the following Bogue formulas (i) to (iv).
The mineral composition of ordinary Portland cement was calculated using the Bogue formula (i) to (iv) above, based on the chemical composition of ordinary Portland cement measured using X-ray fluorescence analysis.
The quantitative determination of gypsum hemihydrate and gypsum dihydrate was carried out in accordance with the thermogravimetric analysis method described in the following document.
[References] Satoshi Hirose, Mari Takahashi, Hiroaki Matsuzato, Junji Asami, Yukinori Yamazaki, and Yoshishi Asaga: Quantitative Determination of Gypsum Hemihydrate and Gypsum Dihydrate in Cement by Thermogravimetric Analysis, Inorganic Materials, Vol. 2, No. 254, pp. 14-17, (1995)
The amount of free lime in the cement was measured in accordance with JCAS I-01:1997 "Method for determining free calcium oxide."
３．圧縮強さとフロー値の測定
（１）圧縮強さの測定
ＪＩＳ Ｒ ５２０１「セメントの物理試験方法」に準拠して、前記製造したセメント組成物を用いて作製したモルタルを、内径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの型枠に入れ、２０℃で６時間封緘養生した後、脱型して圧縮強さを測定した。
また、参考のために、普通ポルトランドセメントを用いて作製したモルタルを、内径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの型枠に入れ、蒸気養生を模して、２回転製造における１回目サイクル（４時間蒸気養生）を模擬して加熱養生した後、脱型して圧縮強さを測定した。具体的には、養生槽はエスペック社製の恒温恒湿槽を用い、湿度はこの装置の上限である相対湿度９８％とし、前養生は２０℃で２時間、昇温速度は２０℃/ｈ、最高温度は６０℃とし、最高温度に到達した後は、温度を保持せず槽内で徐冷した。そして、最高温度到達から２時間後に恒温恒湿槽から取出し脱型した後、圧縮強さ試験に供した（参考例）。
（２）フロー値の測定
ＪＩＳ Ｒ ５２０１「セメントの物理試験方法」に準拠して、前記製造したセメント組成物を用いて作製したモルタルと、普通ポルトランドセメントを用いて作製したモルタルのフロー値を測定した。
これらの結果を表４に示す。
3. Measurement of compressive strength and flow value (1) Measurement of compressive strength In accordance with JIS R 5201 "Physical test method for cement", the mortar prepared using the above-prepared cement composition was placed in a formwork with an inner diameter of 50 mm and a height of 100 mm, sealed and cured at 20°C for 6 hours, and then demolded to measure the compressive strength.
For reference, mortar made with ordinary Portland cement was placed in a formwork with an inner diameter of 50 mm and a height of 100 mm, and after heat curing to simulate the first cycle (4-hour steam curing) in a two-turn manufacturing process, it was demolded and the compressive strength was measured. Specifically, a thermohygrostat manufactured by Espec Corporation was used as the curing tank, and the humidity was set to 98% relative humidity, which is the upper limit of this device. Pre-curing was performed at 20°C for 2 hours, with a heating rate of 20°C/h and a maximum temperature of 60°C. After reaching the maximum temperature, the temperature was not maintained and the mortar was gradually cooled in the tank. Then, 2 hours after reaching the maximum temperature, the mortar was taken out of the thermohygrostat and demolded, and then subjected to a compressive strength test (reference example).
(2) Measurement of Flow Value According to JIS R 5201 "Physical Testing Methods for Cement", the flow values of mortars prepared using the cement compositions prepared above and mortars prepared using ordinary Portland cement were measured.
The results are shown in Table 4.
表４に示すように、本発明のセメント組成物は、蒸気養生なしでも、材齢６時間で、蒸気養生と同程度以上の強度が得られた、また、コンクリート製品工場において求められる流動性（作業性）も得ることができた。
As shown in Table 4, the cement composition of the present invention was able to obtain strength at least equal to that obtained by steam curing at a material age of 6 hours without steam curing, and was also able to obtain the fluidity (workability) required in concrete product factories.
Claims (4)
アウィンを９．５～１５質量％、エーライトを３４～４０質量％、アウィンとエーライトを合計で４５～５５質量％、アルミネート相を４～８質量％、フェライト相を５～１５質量％、および無水石膏を少なくとも含み、かつ、前記無水石膏の含有量／アウィンの含有量のモル比が２．５～６．０、およびブレーン比表面積が３２００～３７００ｃｍ２／ｇである、セメント組成物。
［セメント用強度増進材］
アウィン、ビーライト、および無水石膏を少なくとも含むセメント用強度増進材であって、
アウィンを３６～４９質量部、ビーライトを１８～２５質量部、および前記無水石膏の含有量／アウィンの含有量のモル比が２．５～６．０である。 A cement composition comprising 20 to 45 parts by mass of a cement strength enhancer and 55 to 80 parts by mass of cement,
A cement composition comprising at least 9.5 to 15 mass% awin, 34 to 40 mass% alite, 45 to 55 mass% awin and alite in total, 4 to 8 mass% aluminate phase, 5 to 15 mass% ferrite phase, and anhydrous gypsum, the molar ratio of the anhydrous gypsum content/the awin content being 2.5 to 6.0, and the Blaine specific surface area being 3200 to 3700 cm2 /g.
[Strength enhancer for cement]
A strength enhancer for cement comprising at least awin, belite, and anhydrous gypsum,
The composition contains 36 to 49 parts by mass of awin, 18 to 25 parts by mass of belite, and the molar ratio of the anhydrous gypsum content/the awin content is 2.5 to 6.0.
前記未硬化のコンクリート組成物を型枠に充填する充填工程、
前記未硬化のコンクリート組成物を１０～５０℃の温度下で養生して、コンクリート組成物の硬化体を得る養生工程、および、
前記コンクリート組成物の硬化体を脱型する脱型工程、
を少なくとも含むコンクリート製品の製造方法。
A mixing step of mixing the cement composition according to any one of claims 1 to 3 with at least fine aggregate, coarse aggregate, and water to obtain an unhardened concrete composition;
A filling step of filling the unhardened concrete composition into a formwork;
a curing step of curing the unhardened concrete composition at a temperature of 10 to 50°C to obtain a hardened concrete composition; and
A demolding step of demolding the hardened body of the concrete composition;
A method for producing a concrete product comprising at least the steps of:
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