JPH0735272B2

JPH0735272B2 - セメント混和材及びセメント組成物

Info

Publication number: JPH0735272B2
Application number: JP10604089A
Authority: JP
Inventors: 等森山; 芳春渡辺; 久行清水; 峯雄伊藤
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1989-04-27
Filing date: 1989-04-27
Publication date: 1995-04-19
Anticipated expiration: 2010-04-19
Also published as: JPH02289453A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明はセメント混和材及びそれを含有したセメント組
成物、詳しくは、高強度や、例えば、凍結融解耐久性、
耐塩性、中性化及び耐蝕性などの高耐久性を有するセメ
ント混和材及びそれを含有したセメント組成物に関す
る。

＜従来技術とその課題＞従来、パイル、ポール及びヒューム管等、常圧蒸気養生
を行なって製造するコンクリート成形体の高強度化を計
る方法として、セッコウ類を比較的多量に添加すれば良
いことが、一般に知られている（特公昭56-40104号公
報）。

しかしながら、この方法は高強度化の効果は大きいが、
コンクリート成形体の、例えば、耐塩性等の耐久性につ
いては充分な効果が得らず、凍結融解耐久性について
も、800kgf/cm^２以上の高強度を発現させなければ向上
しない等の課題があった。

また、コンクリート成形体の強度及び耐久性を同時に改
善する方法として、セメントと、セメントに対して30〜
85重量％とかなり多い量の微粉末高炉スラグ、高炉スラ
グの細骨材及び減水剤を配合することが知られている
（特開昭61-281057号公報）。

しかしながら、この方法では、コンクリート成形体を常
圧蒸気養生した後、気乾養生すると、乾燥収縮によると
思われる、半径200Å以上の大きな空隙が生じ、長期の
凍結融解耐久性の低下、中性化の促進、鉄筋の発錆及び
強度低下が予想され、圧縮強度に対する引張り強度の比
率が小さい等の課題があった。

一方、従来より、高炉スラグは、高炉スラグセメントと
してセメントに多用され、高炉スラグの配合量によって
Ａ種、Ｂ種及びＣ種に分類されている。即ち、高炉スラ
グ混合量が30％以下のＡ種、30％を越え60％以下のＢ種
及び60％を超え70％以下のＣ種である。そして、アルカ
リ−骨材反応防止の面から高炉スラグの混合量は40％以
上とすることが推奨されている。

しかしながら、通常、高炉セメント用に使用される高炉
スラグの粒度は、ブレーン値で4,000cm^２/g前後、12μ
以下の粒子の量が50％にも満たないものであり、このよ
うな粗い高炉スラグは、II型無水セッコウと併用して
も、II型無水セッコウの有する高強度発現能力をむしろ
損う傾向を示すものであった。

本発明者らは、上記課題を解決し、さらに、各種耐久性
を高めるべく鋭意検討した結果、特定の高炉スラグ微粉
末とII型無水セッコウを併用することにより、上記課題
が解決できる知見を得て、本発明を完成するに至った。

＜課題を解決するための手段＞即ち、本発明は、12μ以下の粒子が60％以上の高炉スラ
グ微粉末100重量部と、II型無水セッコウ10〜750重量部
とを主成分とするセメント混和材であり、セメント100
重量部と、該セメント混和材４〜35重量部とを主成分と
するセメント組成物である。

以下、本発明を詳しく説明する。

本発明における高炉スラグ微粉末（以下本スラグとい
う）とは、12μ以下の粒子が60％以上の高炉スラグであ
る。

本スラグは、高炉より副生する溶融スラグを急冷しガラ
ス化したものを粉砕又は粉砕・分級して得られる微粉末
であり、通常、高炉セメント用み使用されるものも使用
可能である。

スラグ粉末の潜在水硬性の度合いを表わすものとして示
される塩基度（CaO＋Al_２Ｏ_３＋MgO）/SiO_２は、本発明
では、1.4以上が好ましく、1.7以上がより好ましい。

また、本スラグのガラス化率は50％以上が好ましく、90
％以上がより好ましい。

本スラグの粒度は、12μ以下の粒子が60％以上が好まし
く、80％以上がより好ましい。12μ以下の粒子が60未満
ではII型無水セッコウと併用した場合、強度発現効果が
充分得られないか、場合によってはII型無水セッコウの
強度発現能力を損なう場合もあるもので好ましくない。

本スラグは、粒度が細かければ細かい程良く、工業的
に、かつ、経済的に粉砕又は粉砕・分級されて得られる
最小の高炉スラグ粉末の粒度は、通常、10μ以下でD50
の値が３μ程度であり、このような超微粉スラグの使用
はより好ましい。

このような微粉の高炉スラグ粉末はII型無水セッコウと
併用した場合、スラグ粉末単独又はII型無水セッコウ単
独使用の場合より著しく高い強度が得られ、かつ、耐久
性の高いセメント成形体が得られる。

このような相乗的効果を発現する理由は不明であるが、
高炉スラグが微粉化することにより、高炉スラグ中に多
量にあるAl元素の溶解速度が速くなり、II型無水セッコ
ウの溶解速度とバランスして、液相中により効率的にエ
トリンガイトを生成し、空隙を充填し密実化すると同時
に、II型無水セッコウが高炉スラグ中のAl元素の溶出量
を高かめ、高炉スラグ粒子をポーラスにして高炉スラグ
全体の水和反応量を高めることによるものと推察され
る。

本発明におけるII型無水セッコウ（以下本セッコウとい
う）とはＸ線回折パターンがII−CaSO_４の形態を示すも
のであり、二水、半水及びIII型無水セッコウなどを焼
成して得られるものの他、弗酸製造工程より副生するも
のや、天然無水セッコウも使用可能である。また、本セ
ッコウは、天然に又は工業的に含まれる不純物には制限
されないものである。

本セッコウの粉末度はプレーン値で3,000cm^２/g以上が
好ましく、4,000〜7,500cm^２/gがより好ましい。プレー
ン値が3,000cm^２/g未満では、蒸気養生を行なっても未
反応で残り易く、これが長期に渡って反応し、セメント
成形体の安定性を欠く傾向にあるので好ましくない。

本セッコウの使用量は、本スラグ100重量部に対し、10
〜750重量部である。

本スラグと本セッコウを主成分とする本発明のセメント
混和材（以下本混和材という）の使用量は、セメント10
0重量部に対し、４〜35重量部が好ましい。特に、セメ
ント100重量部に対し、本スラグが２〜20重量部、本セ
ッコウが２〜15重量部となるように使用することはより
好ましい。

本スラグ又は本セッコウが２重量部未満では、強度発現
性や耐久性を改善する効果は小さく、本スラグが20重量
部を越えるか、本セッコウが15重量部を越えると、強度
発現の伸びは期待できない傾向にある。特に、本スラグ
が20重量部を超えると、気乾状態で長く養生した場合、
1.000kgf/cm^２の高強度が得られても、セメント成形体
表面や深部に向って白く変色し、アルカリ度が低下し、
そのため、中性化、本スラグの酸化及び鉄筋の発錆等の
問題が発生し、さらには、強度低下が生じ易く好ましく
ない。

最も好ましい本混和材の使用量は、セメント100重量部
に対し、本スラグ５〜16重量部、本セッコウ３〜10重量
部の範囲で使用するように配合したもの８〜26重量部で
ある。この時の本スラグと本セッコウの使用割合は、本
スラグ100重量部に対し、本セッコウ19〜200重量部に相
当する。

ここでいうセメントとは、普通・早強・超早強・中庸熱
・白色等の各種ポルトランドセメントなどである。ま
た、高炉セメントは中性化、酸化及び変色等の問題があ
るので使用できないが、シリカセメントやフライアッシ
ュセメントは使用できる。セメントは水硬性係数が大き
いものほど、また、粉末度が大きいほど高い強度が得ら
れ、耐久性も向上する。

本混和材を用いてセメント成形体を製造するに当り、必
要に応じ、減水剤、促進剤及び遅延剤等の化学混和剤を
併用することができる。特に、減水剤の併用は好まし
く、その減水剤の中でも高性能減水剤の併用はより好ま
しいものである。

高性能減水剤とは、多量に添加しても凝結の過遅延や過
度の空気連行を伴わない、分散能力の大きな界面活性剤
であって、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合
物の塩、メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物の
塩、高分子量リグニンスルホン酸塩及びポリカルボン酸
塩などを主成分とするものなどであり、具体的には、例
えば、花王（株）製商品名「マイティ150」、電気化学
工業（株）製商品名「FT-500」、ポゾリス物産（株）製
商品名「NL-4000」等が挙げられる。

高性能減水剤の使用量は特に限定されるものではない
が、固形分換算でセメント100重量部に対し0.2〜２重量
部程度が好ましい。

本混和材とセメント、砂、砂利、適量の水及び減水剤を
配合して、モルタル・コンクリートを混練し、成形し、
常圧蒸気養生してセメント成形体を製造するにあたり、
本混和材は、予じめセメントに混合してセメント組成物
としても良いし、混練時直接ミキサーへ本混和材又は各
々の成分を別々に混合しても良く、さらに、水に分散さ
せスラリー状で混合しても良い。

混練方法としては、特に制限されるものではなく、モル
タル・コンクリートで通常実施される方法が利用でき
る。

セメント成形体の成形方法は遠心力成形、プレス成形、
押し出し成形及び振動成形等の常法が利用できる。

なお、本混和材と高性能減水剤を併用し遠心力成形を行
うと、モルタル・コンクリートの締りが悪く、固形分の
多いドロドロのスラッジが排出されることがある。その
場合、締まりを向上させ、かつ、固形分の分離を少なく
して脱水量を多くする方法として、生石灰・消石灰及び
／又はナトリウム、カリウム及びリチウムの硫酸塩や重
硫酸塩等の無機物を、セメント100重量部に対し、多く
とも１重量部併用することは好ましく、強度発現向上の
面から、0.05〜0.5重量部併用することは、より好まし
い。

また、本混和材を用いたセメント成形体の常圧蒸気養生
は40〜100℃の範囲で行行なわれ、50〜80℃の範囲がよ
り好ましい。

以上のように成形されるセメント成形体としては、例え
ば、コンクリートパイル、ポール、ヒューム管及び鋼管
ライニング等の遠心力成形体、ボックスカルバート、コ
ンクリート枕木、矢板、橋脚及び橋桁等のプレキャスト
成形体などが挙げられる。

＜実施例＞以下、実施例にて本発明を説明する。

実施例１表−１に示すコンクリート配合Ｂを用い、表−２のよう
に、本スラグの使用量を変化させ、本セッコウとの配合
割合い及びセメントへの添加量を変えて、コンクリート
を作製した。

なお、本混和材や減水剤などの添加量は、全てセメント
100重量部に対しての重量部であり、常圧蒸気養生は、
前置き養生を４時間行った後、15℃/hで、65℃まで昇温
し、そのまま４時間保持した後、自然放冷し、翌朝蒸気
養生槽より出し各種試験を行なった。

＜使用材料＞セメント：電気化学工業（株）製普通ポルトランドセメント（比重3.16）水：地下水砂：新潟県姫川産川砂（比重2.65）砂利：〃砕石（比重2.68）減水剤：高性能減水剤、電気化学工業（株）製商品名
「FT-500」（比重1.20）本セッコウ：新秋田化成（株）製弗酸発生副生セッコ
ウ、ブレーン値6,000cm^２/g（ポロシティ0.5）、比重2.
93 本スラグ：川鉄リバーメント社製高炉スラグセメント用
スラグ（二水セッコウなし、12μ以下の粒子48％）を振
動ミル又は振動ミルと分級装置を組み合わせ次のように
再調整したもの比重2.95 α:12μ以下53％、D50が約12μ弱 β：〃 60％〃 9μ γ：〃 80 〃 6μ δ：〃 100 〃 3μ なお、水・セメント比は単に水量とセメント量の重量
％、本混和材は砂と容積で置きかえ、本混合材の量によ
って目標スランプ外となるものは、多少、水量の加減で
スランプを調節した。

＜試験方法＞（１）スラグ粒度の測定シーラス社製レーザー回折式粉体粒度分析計グラニュロ
メーターModel 715（測定範囲０〜192μ）を用いエタ
ノールに分散させ行った。

（２）強度試験の測定圧縮強度はφ10×20cmの振動詰めの円柱供試体を用いて
求め、引張り強度はφ15×15cmの円柱供試体を用いて、
その割裂によって求めた。

（３）塩素イオンの浸透量の測定 φ10×20cmの円柱供試体を材令１日で脱型し、その後20
℃±３、RH60％±５にコントロールした養生箱で28日間
養生してから、３％NaCl水溶液に浸漬し、91日後に供試
体中央部をφ10×0.5cmの寸法で切り出し、300℃で24時
間乾燥したものを全量粉砕して、蛍光Ｘ線分析によって
塩素の浸透量を測定した。

（４）中性化深さの測定 φ10×20cmの円柱供試体を、塩素イオンの浸透量測定と
同様に28日間養生してから、RH100％、CO_２ガス濃度18
容量％の養生箱で91日間養生し、中央部の円形切断面に
フェノールフタレンを塗布し平均的中性化深さを測定し
た。

（５）凍結融解耐久性の測定 10×10×40cmの供試体を、翌朝脱型後、14日間標準養生
してから水中急速凍結融解試験を行い耐久性指数DF値を
求めた。

ここでDF値とは、次の式で示されるものである。

DF値（％）＝PN/M P:Nサイクル時の相対動弾性係数Ｐ＝ｎ_１ ^２/n^２ n:試験開始時の一次たわみ振動数ｎ_１：任意のサイクル時の一次たわみ振動数 N:Pが60％になった時又は試験を終わらせる時のサイク
ル数 M:凍結融解試験を終わらせるサイクル数以上の試験結果を表−２に示す。

なお、本混和材はセメント100重量部に対する重量部で
示し、14日強度は標準養生で、28日強度は20℃±３、RH
60％±５で養生し、各々の耐久性試験開始時の強度を測
定した示した。

表−２から明らかなように、本スラグと本セッコウの単
独使用に比較し、両者を適量併用した本発明例では、特
に強度が相乗的に増大し、各種耐久性も改善される。

また、高炉スラグの粒度についても、12μ以下の粒子が
60％以上のものと、本セッコウとの組合わせで、強度や
耐久性の改善効果が顕著となり、高炉スラグの粒度は細
かいほど良いこともわかる。

反対に、12μ以下の粒子が60％未満と高炉スラグの粒度
が粗いと、極端に本セッコウとの併用効果が低下するこ
ともわかる。

さらに、本スラグと本セッコウとの組合わせにおいて、
本発明の範囲外の組合わせ（実験No.1-13、1-19、1-2
0）では、強度的効果が小さいか、強度の伸びが殆んど
変らないようになっているか、各種耐久性のいずれかが
悪くなる傾向にあることがわかる。

なお、実験No.1-4、1-9及び1-16のコンクリートをφ10
×20cmシリンダーに成形し、常圧蒸気養生をしないで、
翌日まで20℃室内で養生し、脱型して標準養生したもの
の、14日圧縮強度は実験No.1-4が603kgf/cm^２、実験No.
1-9が785kgf/cm^２、実験No.1-16が803kgf/cm^２であり、
本発明は常圧蒸気養生で顕著な効果を示すものであるこ
とが判った。

実施例２表−１のＡ〜Ｄのコンクリート配合で、表−２の実験N
o.1-4、1-9及び1-16で示すコンクリートを用い、実施例
１と同様に、φ10×20の供試体を成形し、各材令の圧縮
強度を測定した。その結果を表−３に示す。

なお、蒸気養生後、翌朝脱型した供試体の養生は、室温
20℃±３に調節した室内に放置した。

表−３からわかるように単位セメント量が少なくても強
度的効果は顕著で単位セメント量が300kg/m^３でも800kg
f/cm^２以上の高強度が得られる。

実施例３実施例２、表−３の実験No.2-4〜６で示すコンクリート
に、ガス焼き石灰炉で焼成した生石灰を88μ以下に粉砕
したもの（Ｑ）、さらにそれに水を加え消化させたもの
を乾燥した消石灰（Ｒ）、１級試薬の硫酸ナトリウム
（Ｓ）、硫酸カリウム（Ｔ）、硫酸リチウム（Ｕ）及び
重硫酸ナトリウム（Ｖ）の添加量を変えφ20×５×30cm
の遠心力成形供試体を成形し、スラッジの発生量とそれ
を乾燥した固形分量、遠心力成形供試体内面の締まらな
い部分の厚みであるノロ厚及び蒸気養生後の１日圧縮強
度を測定した。その結果を表−４に示す。

なお、遠心力成形は3Gで２分、9Gで４分、30Gで３分成
形し、コンクリートは18kg一定量投入し、中空部分は分
離して来るスラッジが濡れないように蓋をした。

表−４からわかるように、本混和材を使用したコンクリ
ートの遠心力成形体の成形性を改善するために無機物を
併用することは、有効なことである。

なお、無機物は、比較例である実験No.3-1〜２と併用し
ても本発明例ほどの顕著な効果はない。

実施例４実施例２の実験No.2-4〜６のコンクリートを用い外径30
0mm×厚さ60mmで長さ4m（曲げモーメント用）と1m（圧
縮用）のPC杭を、常法により成形し、実施例２と同様の
養生条件で養生して作成した。その後、材令７日で曲げ
試験及び圧縮試験を行った。結果を表−５に示す。

なお、PC杭の配筋は高周波熱練（株）製PC鋼棒φ13mm×
４本とφ11mm×４本（ストレート筋）、スパイラル筋は
φ3mmの鉄線を10cm間隔で入れPC鋼棒の初期緊張応力は
杭断面に対し、160kgf/cm^２となるようにした。

実施例５実施例４と同じコンクリートで、同様の養生条件を用
い、常法による遠心力成形を行ってヒューム管を作成
し、材令７日で外圧強度試験を行った。結果を表−６に
示す。

なお、ヒューム管は内径100mm、厚さ82mm、長さ2,430mm
の寸法で、配筋は、ストレート筋の鉄筋比0.2％、スパ
イラル筋はダブルで1.49％のＡ型管である。

＜発明の効果＞実施例で示したように、本発明のセメント混和材を使用
することにより、高強度で、かつ、耐久性の高いコンク
リートを製造することができ、さらに、本発明の混和材
を用いたセメント成形体は成形体としての性能も顕著に
向上する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】12μ以下の粒子が60％以上の高炉スラグ微
粉末100重量部と、II型無水セッコウ10〜750重量部とを
主成分とするセメント混和材。
【請求項２】セメント100重量部と、請求項１記載のセ
メント混和材４〜35重量部とを主成分とするセメント組
成物