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JP2816860B2 - 粒度を調整したセメント組成物 - Google Patents

粒度を調整したセメント組成物

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JP2816860B2
JP2816860B2 JP13615789A JP13615789A JP2816860B2 JP 2816860 B2 JP2816860 B2 JP 2816860B2 JP 13615789 A JP13615789 A JP 13615789A JP 13615789 A JP13615789 A JP 13615789A JP 2816860 B2 JP2816860 B2 JP 2816860B2
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fine powder
cement
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strength
powder
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清彦 内田
純成 山下
正芳 小西
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Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
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Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

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  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水硬性セメントの粒度分布のうち、特に微
粉末部分を調整したセメント組成物に関する。
〔技術の背景〕
建築構造物に対する社会的ニーズの高度化や多様化に
伴い、超高層建築物の支持や大空間の確保など、種々の
目的で建築構造物にマスコンクリートを使用する機会が
増加している。このように、コンクリート構造物の大型
化及び施工方法の進歩発展による大型急速施工の増加に
伴ない、コンクリートの硬化過程で生じる水硬性セメン
トの水和熱に基づく温度応力が、構造物にひび割れを生
じさせたり、残留する温度応力が構造物を設計する上で
無視できない影響を与える場合がしばしば見られるよう
になってきた。これまで、このような現象はコンクリー
トダム又は、部材寸法の大きなコンクリート構造物に特
有なものと考えられてきたが、使用材料、施工方法など
によって比較的小さな構造物でも無視できなくなってい
る。
また、近年はコンクリート構造物の耐久性が社会問題
となっている。コンクリート構造物は、本来耐久性に優
れたものであるが、施工が悪い場合にはコンクリートが
持っている本質的な欠点が顕在化し耐久性が劣ることか
ら、施工方法にあまり影響を受けない高流動性のコンク
リートが必要とされている。特に、コンクリートの耐久
性は躯体のち密性と深い関係があり、流動性の低いコン
クリートでは充填が不十分なため、大きな空隙が生じ強
度低下を招くと共に、中性化鉄筋の腐食を生じて耐久性
の低いコンクリートとなる。この点、流動性の高いセメ
ントを使用すると、低水セメント比で混練できてより緻
密となり、高強度、高耐久性のコンクリートとなるた
め、コンクリート構造物には高流動性のセメントが要望
されている。
〔従来の技術と問題点〕
ところで従来の水硬性セメントは、通常クリンカに少
量の石コウを添加したものをボールミルや堅型ミルによ
り広い範囲の粒度分布を有する粉末に粉砕することによ
り得られ、一般にはサブミクロンから約100ミクロンの
連続的粒度分布を有する。しかしながら、これらの水硬
性セメントは微粉部分に水和活性の高い組成物が偏在す
るため、混練直後には微粉部分が急激な水和反応を起こ
し、その結果流動性が低下して凝結時間が短くなり大き
な水和発熱速度を示す。また、微粉部分には減水剤や高
流動化剤などの混和剤を吸着するカルシウムアルミネー
トが多く偏在するため、混和剤の硬化を良好に得られな
いといった問題がある。
本件出願人は、上述した従来の水硬性セメントの欠点
を解決するための技術を既に提案した(特開昭64−9836
号公報参照)。この技術はセメントクリンカ中の微粉部
分を減少させたことを要旨とするもので、それによって
流動性を高めると共に混和剤の効果を向上させ、更に水
和発熱速度が遅くなるようにしたものである。
本発明は先に提案した技術に更に改良を加えたもの
で、微粉部分を減少させる一方、新たに超微粉末を加え
ることによって、流動性を更に高めると共に、水和発熱
を低く保ちながら強度を高めるようにしたものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上記技術的課題を解決するために、粉砕した
水硬性セメントクリンカの粒度分布から微粉末部分を減
らし、新たに低水硬性の超微粉末及び石コウを加えたこ
とを手段としている。
本発明において、減少させる微粉部分の粒径は15μm
以下、好ましくは5μm以下の範囲である。また、この
範囲の微粉部分を除去する場合、必ずしも100%除去す
る必要はない。微粉部分の除去方法としては、動力分級
機、遠心分級機及び慣性分級機による場合が最適である
が、ふるい式など他の分級機による除去でも構わない。
なお、本発明において粒径5μm以下の微粉末を除去す
るとは、分級点を5μmにして、それ以下の微粉末を分
離するという意味である。
新たに加える超微粉末は、粒径が5μm以下、好まし
くは1μm以下の範囲であり、除去した微粉末量に相当
する量の超微粉末を添加した時に多大な効果を発揮する
が、30重量%以下の添加においてその効果を示す。ま
た、この超微粉末の水硬性は水硬性セメントの微粉末と
比較して低いものであることが望ましく、例えば、高炉
スラグ微粉末、フライアッシュ微粉末、石灰石微粉末、
シリカフューム微粉末およびケイ石微粉末などの無機系
微粉末が好ましいが、有機系の微粉末であっても有効に
利用する。そして、特に初期強度を高める目的であれば
石灰石微粉末を添加した場合にその効果が大きく、ま
た、高炉スラグ超微粉末などの潜在水硬性のあるものは
初期強度増進効果のみならず長期増進効果も大きい。な
お、特に長期強度増進を高める目的であればシリカフュ
ーム微粉末、ケイ石微粉末などのシリケートを多く含有
する微粉末を添加することによりその効果が非常に大き
くなる。
〔作用〕
このようにして粒度を調整した特殊な水硬性セメント
組成物は、従来の水硬性セメントの粉末度を単に粗くし
たものとは組成の上からも全く異なっており、超微粉末
のマイクロフィラー効果によって流動性の向上および高
強度化が図られる。そのために、従来の水硬性セメント
に比べてより密実なコンクリート硬化体の作製が容易と
なり耐久性がよくなる。
本発明では、除去する微粉末の粒径および添加する超
微粉末の粒径を変えることによって、軟度水量、混和剤
の効き、水和発熱速度、凝結時間及び強度等の性質の異
なる水硬性セメント組成物を製造することができる。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。但
し、その趣旨を超えない限り、本発明はこれらの実施例
に限定されるものではない。
〔実施例−1〕 ポルトランドセメント用クリンカをブレーン値として
3200(cm2/g)及び5000(cm2/g)に粉砕し、微粉部分を
分級点1μm,3μmで除去した後、クリンカ粉末又は、
このクリンカ粉末を用いたセメントに平均粒径2μmの
超微粉末スラグを10重量%添加した。これらの粒度分布
を第1図および第2図に示す。
この粒度分布図によれば、ブレーン値5000(cm2/g)
のクリンカ粉末は3200(cm2/g)と比べると粗粉が少な
く、微粉が非常に多い。また、分級により微粉末を除去
した後は、中間粒径(10〜30μm)のものが多くなる。
一方、微粉部分を除去したクリンカ粉末に超微粉末を添
加したものは、2〜3μm程度の粒径のものが多くなり
中間粒径(10〜30μm)の粒子が少なくなる。
また、上述のようなブレーン値に粉砕したクリンカ粉
末及び分級により除去した微粉末の化学組成及び鉱物組
成を表1及び表2に示す。
化学組成において、微粉部分は分級前のクリンカと比
べてセメントの初期水和を非常に早めるAl2O3がかなり
多く、また、アルカリ成分(Na2O,K2O)も多い。
鉱物組成において、(C3A+C4AF/C3S+C2S)は、分級
前のクリンカが0.257であるのに対して微粉部分では0.2
95,0.285と多くなっており、初期の水和発熱速度を速め
ると共に、カルシウムアルミネートが微粉部分に覆いた
めに混和剤の吸着による混和剤硬化の低下を招く原因と
なる。
〔実施例−2〕 ブレーン値3200(cm2/g)に粉砕したクリンカ、粒径
3μm以下の微粉末を除去したクリンカにSO3量が2%
となるように二水石コウを添加して作ったセメント及び
このセメントに高炉スラグ超微粉末(ブレーン値15000c
m2/g)を10%添加したセメントに対する高性能減水剤
(β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン高縮合物)の吸
着量を求めた。その結果を表3に示す。
粉砕しただけのセメントの吸着量を100%とした場
合、3μm以下の微粉末を除去したセメントの吸着量は
18.2%減少したが、これはC3A,C4AFをいくらか多く含ん
だ微粉末を除いたためである。また、超微粉末を添加し
た時の吸着量減少率は−16.7%であり、上記微粉末を除
去したクリンカと略同じである。
〔実施例−3〕 ブレーン値5000(cm2/g)に粉砕したクリンカ、この
クリンカから3μm以下の微粉末を除去したセメントク
リンカーにSO3量が2%となるように二水石コウを添加
して作ったセメント及びこのセメントに高炉スラグ超微
粉末(ブレーン値15000cm2/g)を10%添加したセメント
を作った。そして、これらセメントのペーストと実施例
2で用いたセメントのペーストの各粘度をB型粘度計を
用いて測定した。その結果を第3図及び第4図に示す。
ブレーン値3200(cm2/g)に粉砕しただけのセメント
の粘度は、高性能減水剤の無添加では最初から高く、ま
た時間と共に増加して3時間でかなり高くなる。高性能
減水剤を添加するほど初期の粘度は低下し、添加量0.45
%で低くなる。しかし、粘度の経時変化は高性能減水剤
の添加量に影響を受けない。それに対して、3μm以下
の微粉末を除去したものの経時変化は非常に小さい。高
性能減水剤を添加したときの初期粘度の低下は大きく、
経時変化もさらに小さくなる。
ブレーン値5000(cm2/g)に粉砕しただけのセメント
は、初期から非常に高い粘度を示すとともに経時変化も
非常に大きい。また3μm以下の微粉部分を除去したセ
メントに超微粉末を添加することにより、初期の粘度は
低下し、また経時変化も非常に小さくなる。
〔実施例−4〕 実施例3で用いたセメントについて、双子型コンダク
ションカロリーメータを用いて、測定温度20度での水和
発熱速度及び積算水和発熱量を調べた。その結果を第5
図及び第6図に示す。
これらの結果によれば、ブレーン値5000(cm2/g)に
粉砕しただけのもの(No3)は、ブレーン値3200(cm2/
g)に粉砕したもの(No1)に比べると微粉部分が多いた
め、大きな水和発熱速度を示す。しかし、3μm以下の
微粉部分をカットしたもの(No2)は、接水直後の水和
発熱速度がかなり低くなると共にC3Sの水和発熱である
第2ピークが小さく、また積算発熱量も低い。これに対
して、石灰石の超微粉末(ブレーン値15000cm2/g)を添
加したもの(No4,No5)は、第2ピークの水和発熱がNo2
と比べて多少早く始まり水和反応が促進されているが、
微粉部分を除去しなかったNo1,No2と比べるとかなり低
い。
〔実施例−5〕 実施例3で用いたセメントについて、モルタルのフロ
ー値及び強さを測定した結果を表4に示す。測定は、養
生温度20度、砂/セメント比=2.0、水/セメント=0.
5、流動化剤としてマイティー100をセメントに対して0.
45%添加する。
測定結果によると、フロー値は、ブレーン値3200(cm
2/g)のセメントにおいて、3μm以下の微粉末を除去
することにより高くなり流動性が向上する。また、超微
粉末を10%添加することにより、さらにフロー値が向上
する。ブレーン値5000(cm2/g)のセメントにおいても
同様の傾向を示し、3μm以下の微粉末を除去すること
により、更に超微粉末を添加することにより高いフロー
値を得ることができる。
次に、圧縮強さの測定では、3μm以下の微粉末を除
去したものは、初期にはやや低下するが、長期的には強
さの回復が見られ高強度となる。超微粉末を添加したも
のは、ブレーン値3200(cm2/g)のセメントの場合、初
期の圧縮強さ(3日)がかなり向上するとともに長期に
おいても高強度となっている。このように、微粉を除去
したセメントに超微粉を添加すると流動性及び初期強さ
はかなり高いものとなる。
〔実施例−6〕 ブレーン値3200(cm2/g)に粉砕し、かつ3μm以下
の微粉末を除去したセメント及びこのセメントに高炉ス
ラグ超微粉末10%を添加したセメントを用いてモルタル
としたときの細孔径分布を測定した。その結果を第7図
に示す。
この測定結果を見ると、3μm以下の微粉末を除去し
たものでは、材令3日においては400Å細孔以外にも800
Åの細孔がかなり多く見られる。材令が7日になると、
400Å,800Åの細孔が減少を示し、特に800Åの細孔の減
少が大きいが、反面1000Å付近の細孔の細孔の増加が見
られる。28日になると全体的にさらに減少する。
一方、高炉スラグ超微粉末を添加した系の細孔分布で
は、3日でも40Å付近の細孔がかなり少なく非常に充填
が良い。材令が進むと400Å付近の細孔は更に減少し小
さな細孔が増加する。このように、超微粉末を添加する
ことにより初期からの充填硬化が高められる。
〔実施例−7〕 ブレーン値3200(cm2/g)の粉砕クリンカから5μm
以下および15μm以下の微粉末を除去し、これに高炉ス
ラグ超微粉末を10%添加した時のセメントを用いたモル
タル強さを測定した。その結果を表5に示す。
それによれば、微粉部分を除くことにより初期強度は
低下するが、長期的には強度が大きくなる。また、超微
粉末を添加すると初期および長期における強度が更に大
きくなる。
〔実施例−8〕 ブレーン値3200(cm2/g)の粉砕クリンカから3μm
以下の微粉末を除去し、これに粉末度の異なる微粉末
(石灰石)を10%添加した時のセメントを用いたモルタ
ルのフロー値及び強さを測定した。その結果を表6に示
す。
それによれば、粉末度の高い方が初期強度および長期
強度とも大きく、また、フロー値についても粉末度の高
い方がいくらか大きい。
〔実施例−9〕 実施例8で用いたセメントに高炉スラグ微粉末を5〜
30%添加し、その時のモルタルのフロー値及び強さを測
定した。その結果を表7に示す。
それによれば、微粉末の添加量が20%までは初期強さ
も増し、30%の添加ではいくらか低下するが、長期的に
は30%の添加量でも強度が大きくなる。
〔実施例−10〕 実施例8で用いたセメントに5種類の超微粉末を10%
添加したもののモルタルのフロー値及び強さを測定し
た。その結果を表8に示す。
それによれば、フロー値は微粉末を添加することによ
りかなり向上している。また、初期の圧縮強度(3日)
も微粉末を添加することによりかなり向上し、高炉スラ
グ微粉末、石灰石の強度増進硬化は大きく、高炉スラグ
微粉末においては263(Kgf/cm2)、特に石灰石において
は300(Kgf/cm2)を超える高強度となり、最も初期強度
を大きくする。微粉末の添加では材令が28日、91日にな
っても高い強度を示し、特に強度増進はフライアッシ
ュ、シリカフュームがシリケート成分を供給するために
大きくなる。
〔効果〕 以上説明したように、本発明に係る粒度を調整したセ
メント組成物によれば、セメントクリンカ中の微粉部分
を減少させる一方、新たに超微粉末を加えたことによっ
て、セメントの流動性が更に高められると共に、水和発
熱を低く保ちながら高強度化が図られるようになった。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は粒度分布を示すグラフ、第3図及び
第4図はセメント粘度の経時変化を示すグラフ、第5図
はセメントの水和発熱速度を示すグラフ、第6図はセメ
ントの積算水和発熱量を示すグラフ、第7図はモルタル
の細孔径分布を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C04B 14:28) (56)参考文献 特開 昭64−28254(JP,A) 特開 昭53−33220(JP,A) 特開 昭55−162457(JP,A) 特開 昭61−97154(JP,A) 笠井・小林編 セメント・コンクリー ト用混和材料 昭和61年5月15日 技術 書院発行 43−45.84−85.107−110頁 荒井康夫著 セメントの材料化学 昭 和61年10月31日 大日本図書株式会社 214−215頁 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 28/04 C04B 7/345 C04B 7/19

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セメントクリンカを粉砕し、該セメントク
    リンカの粒度分布から微粉末部分を減らし、新たに低水
    硬性の超微粉末及び石コウを加えたことを特徴とする粒
    度を調整したセメント組成物。
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JP6037073B2 (ja) * 2015-03-23 2016-11-30 住友大阪セメント株式会社 セメント組成物
JP6037074B2 (ja) * 2015-03-23 2016-11-30 住友大阪セメント株式会社 セメント組成物
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笠井・小林編 セメント・コンクリート用混和材料 昭和61年5月15日 技術書院発行 43−45.84−85.107−110頁
荒井康夫著 セメントの材料化学 昭和61年10月31日 大日本図書株式会社 214−215頁

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