JPH035347A

JPH035347A - 粒度を調整したセメント組成物

Info

Publication number: JPH035347A
Application number: JP1136157A
Authority: JP
Inventors: Kiyohiko Uchida; 内田　清彦; Sumishige Yamashita; 純成山下; Masayoshi Konishi; 正芳小西
Original assignee: Sumitomo Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Cement Co Ltd
Priority date: 1989-05-31
Filing date: 1989-05-31
Publication date: 1991-01-11
Anticipated expiration: 2013-10-27
Also published as: JP2816860B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
の水利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、本来耐久性に侵れ
たものであるが、施工が悪い場合にはコンクリートが持
っている木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、低木セメ
ント比で混線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竪型ミルにより
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利活性の高い組成物が偏在す
るため、混線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
な水利発熱速度を示す。

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、
混和剤の効果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６４−９８
３６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
に水利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１５　ｐ
ｍ以下、好ましくは５ｇｍ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５ｐｍ以下の微粉末を除去す
るとは、分級点を５ｐｍ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５ｇ、ｍ以下、好まし
くはｌｐｍ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、
シリカフニ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
作用する。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ニー
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、水利発熱速度、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３
２００　（ｃｍ２／ｇ　）及び５０００　（ｃｍ２／ｇ
）に粉砕し、微粉部分を分級点ＩＪＬｍ、３ｇ、ｍ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２ＡＬｍ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　（ｃｍ”／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（１０〜３０
７ｚｍ）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、２〜３ｇｍ
程度の粒径のものが多くなり中間粒径（１０〜３０ｇｍ
）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利を非常に早めるＡ１□０３がかな
り多く、また、アルカリ成分（Ｎａ２０、に２０）も多
い。

鉱物組成において、（Ｃ３Ａ＋Ｃ４ＡＦ／Ｃ３Ｓ＋Ｃ２
５）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０．２９５，０．２８５と多くなってお
り、初期の水利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多いために混和剤の吸着による
混和剤効果の低下を招く原因となる。

表２．粉砕分級クリンカ鉱物組成〔実施例−２〕ブレーン値３２００　（ｃｍ２／ｇ　）に粉砕したクリ
ンカ、粒径３ｇｍ以下の微粉末を除去したクリンカにＳ
　０３量が２％となるように二本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１５０００ｃｍ”／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
、３ｇｍ以下の微粉末を除去したセメントの吸着量は１
８．２％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。

表３．高性能減水剤の吸着〔実施例−３〕ブレーン値５０００　（ｃｍ”／ｇ　）に粉砕したクリ
ンカ、このクリンカから３ｇｍ以下の微粉末を除去した
セメントクリンカ−にＳＯ２量が２％となるように二本
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、３ＪＬｍ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３ｇｍ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度での水利
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（Ｎｏｌ）
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、３ルｍ以下の微粉部分をカットしたもの
（Ｎｏ２）は、接木直後の水利発熱速度がかなり低くな
ると共にＣ３Ｓの水利発熱である第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利反応が促進されて
いるが、微粉部分を除去しなかったＮｏｌ、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　
（ｃｍ２／ｇ　）のセメントにおいて、３ＩＬｍ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、３ｇ、
ｍ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、３ｇｍ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　（ｃｍ”／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。

表４１モルタルのフロー値及び強さ〔実施例−６〕ブレーン値３２００　（ｃｍ２／ｇ　）に粉砕し、かつ
３ｐＬｍ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、３ｇｍ以下の微粉末を除去した
ものでは、材令３日においては４００人細孔以外にも８
００人の細孔がかなり多く見られる。材令が７日になる
と、４００人、８００人の細孔が減少を示し、特に８０
０Ａの細孔の減少が大きいが、反面１０００人付近の細
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、高炉スラブ超微粉末を添加した系の細孔径分布で
は、３日でも４００人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４００人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効果が高められる。

〔実施例−７〕ブレーン値３２００　（ｃｍ２／ｇ　）の粉砕クリンカ
から５ＪＬｍ以下および１５　ｇｍ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。

表５１モルタルの強さついても粉末度の高い方がいくらか大きい。

表６０モルタルの強さ（実施例−８）ブレーン値３２００　（ｃｍ２／ｇ　）の粉砕クリンカ
から３ｇｍ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、フロー値に木石灰石超微粉末の添
加量１０％〔実施例−９〕実施例、８で用いたセメントに高炉スラブ微粉末を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％の添加量でも強度か大きくなる。

表７５モルタルのフロー値及び強さ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、シリカフニームがシリケート成分を供給
するために大きくなる。

表８０モルタルのフロー値及び強さ〔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、石灰石の強度増進効果は大きく、高炉スラブ微
粉末においては２６３　（Ｋｇｆ／ｃｍ２）　、特に石
灰石においては３００　（Ｋｇｆ／ｃｍ”　）を超える
高強度となり、最も零ＢＥＴ法により測定〔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、水利発熱
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プラム第３図及び第
４図はセメント粘度の経時変化を示すプラム第５図はセ
メントの水利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。第１図ａｌｉ＄＝［粉末１１３２００ｃｍ’／ｇ＋第２図ｍｍ＊＋ｍ不１Ｘ５０００　ｃｍ’７ｇ　＋０．８　１
．２　　＋、６　２．４３．３４．７６．６９．４１３
　１９　２７　３１３　５３　７５　１０６電径ν 第３図第４図高註亀系水Ｖ＋剖叙加量Ｃ％）第図 πメントの′：＊和兄市−１度水利Ｅ１関（Ｂｌ’＋１第図せ×ントのオ貴算水和９ｆ：黙量本和吟１（晴間）

Claims

【特許請求の範囲】

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。