Cement admixture and cement composition using the same
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SOLUTION: This cement admixture consisting of an expansive material and a powdery material having a ≥20 μm average particle size, contains the powdery material in a 10-2,000 pts.wt. ratio of it to 100 pts.wt. of the expansive material, wherein the expansive material is capable of exhibiting expansivity by forming crystals through its hydration and, more specifically, examples that can be used as the expansive material, are calcium sulfoaluminate based compounds represented by 3CaO.3Al2O3.CaSO4, an aluminum compound and gypsum, and quick lime; as the powdery material, a powdery material capable of reacting with calcium silicate hydrate, slaked lime, or the like, each of which is a constituent of cement or a cement hydrate in a cement hydration process, such as pozzolanic material (fumed silica, fly ash, or the like) or fine-powdery latent hydraulic blast-furnace slag, is used; and also preferably, modified starch is further added to the admixture so that a heat-of-hydration inhibitory effect is brought about.
COPYRIGHT: (C)2001,JPO，下面是Cement admixture and cement composition using the same专利的具体信息内容。
０重量部に対して１０〜２０００重量部含有するセメント混和材。
０重量部に対して０．１〜１００重量部含有するものである請求項１記載のセメント混和材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に土木・建築分野において使用されるセメント混和材、特に膨張性セメント混和材及びそれを用いたセメント組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】セメントは、土木・建築構造物を形成する上で欠くことのできない材料であり、セメントほど安価に大きな構造物を作れる材料はないと言える。 しかしながら、セメントを使用した硬化体にはひび割れが発生するという課題があった。 このひび割れにはいくつかの原因がある。 一つは、乾燥収縮のために起こるものであり、その乾燥収縮を補償する目的でセメント膨張材が数多く提案されている。
【０００３】また原因の二つ目として、水和熱による温度ひび割れがある。 従来、温度ひび割れを低減させる方法としては、水和発熱量の少ないセメント、即ち、低発熱セメントの使用が注目されており、またセメント膨張材と水和熱抑制剤を併用する方法も提案されている。 低発熱セメントとしては、ポルトランドセメントに潜在水硬性を持つ高炉スラグやポゾラン物質のフライアッシュを多量に混合したものや、セメント中のビーライトの含有率を高めた低熱ポルトランドセメント等が使用されており、初期の水和発熱量を著しく低減させることができるために、特に、マスコンクリートの温度ひび割れの抑制に有効であることが知られている。
【０００４】ところが、実際の構造物に発生するひび割れは、乾燥収縮によるひび割れと温度ひび割れが複合化しているため、ひび割れを総合的に抑止するために、低発熱セメントとコンクリート用膨張材が使用されている場合がある。 膨張材としては、３ＣａＯ・３Ａｌ 2 Ｏ 3・
ＣａＳＯ 4に代表されるカルシウムサルホアルミネート系化合物、生石灰、石こう等の膨張性物質を含むものが知られている。 また水和熱抑制剤としては冷水可溶分（２１℃の蒸留水に可溶する割合）１０〜６５重量％であるデキストリンを添加する方法（特公昭５７−２６２
号）や、糊化開始温度が３０〜６０℃かつ５０℃の２５
％水溶液粘度が２０〜５０００センチポイズである化工澱粉を添加する方法（特開平６−３０５７９９号）が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の構造物の場合、鋼管中に打設する場合など特殊な場合を除き、完全な拘束状態で養生することは少ないために、
上記のコンクリート用膨張材を用いたセメント組成物は、膨張材を用いないものに比べ拘束状態で養生すると強度が高くなるが、無拘束状態で養生すると強度が低下する。 これは低熱ポルトランドセメントとセメント膨張材を組み合わせたときに大きい。
【０００６】従って、本発明の目的は、セメントに十分な膨張性状と、無拘束状態での養生においても十分な強度を与えるセメント混和材とそれを用いたセメント組成物を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者は前記課題を解決すべく種々検討したところ、膨張性物質と、これに対して一定量のセメント及び／又はセメント水和物と反応する粉体とを併用すれば、優れた膨張性能を有し、かつ無拘束状態における養生でもセメントに高い強度を付与できるセメント混和材が得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】すなわち、本発明はセメント及び／又はセメント水和物と反応する平均粒径２０μｍ以下の粉体を膨張性物質１００重量部に対して１０〜２０００重量部含有するセメント混和材を提供するものである。 また本発明は当該セメント混和材をセメント１００重量部に対して０．５〜３００重量部含有するセメント組成物を提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明で使用される膨張性物質とは、水和によって結晶を生成することにより膨張性状を示すものであればよく、具体的には、３ＣａＯ・３Ａｌ
2 Ｏ 3・ＣａＳＯ 4に代表されるカルシウムサルホアルミネート系化合物、アルミニウム化合物と石こう、生石灰、マグネシア、石こうなどが挙げられ、一種又は二種以上を混合して用いられる。 特に、セメント鉱物に内包された生石灰、３ＣａＯ・３Ａｌ 2 Ｏ 3・ＣａＳＯ 4 、無水石こうのうち一種又は二種以上の成分を主成分とするものが好ましい。
【００１０】セメント及び／又はセメント水和物と反応する粉体とは、セメントの水和過程においてセメント又はセメント水和物である珪酸カルシウム水和物や消石灰等のうち一種又は二種以上と反応する粉体であればよく、具体的には、シリカヒュームやフライアッシュ等のポゾラン物質、及び潜在水硬性のある高炉スラグ微粉末等が挙げられる。
【００１１】本発明で使用されるセメント及び／又はセメント水和物と反応する粉体は、平均粒径が２０μｍ以下である必要があり、２０μｍより大きな平均粒径になると長期強度が不十分になる。
【００１２】本発明セメント混和材におけるセメント及び／又はセメント水和物と反応する粉体の使用量は、膨張性物質１００重量部に対して１０〜２０００重量部である。 より好ましい使用量は使用する形態により異なるが、コンクリート用膨張材として用いる場合には１５〜
２００重量部であり、セメント組成物として用いる場合の好ましい使用量は１５〜１５００重量部である。 １０
重量部未満であると長期強度が不十分であり、２０００
重量部より大きくなると初期強度を確保できない。
【００１３】本発明のセメント混和材に化工澱粉を添加すると水和熱抑制効果が得られるためより好ましい。 本発明で使用される化工澱粉としては、馬鈴薯、甘薯、トウモロコシ、タピオカ、小麦、その他の原料澱粉を酸分解、酸化、エステル化、エーテル化、架橋化、合成高分子の共重合化によるグラフト化等により、化学的に変化させたものが好ましい。 その中でも３０℃における水可溶分が５重量％以上のものが好ましい。 さらにアルキルアンモニウム塩を導入したエーテル化澱粉が好ましい。
【００１４】化工澱粉の使用量は、セメント混和材中の膨張性物質１００重量部に対して好ましくは０．１〜１
００重量部であり、より好ましくは２〜３０重量部である。 ０．１重量部未満では水和熱抑制効果が不十分であり、１００重量部より多くなると初期強度が確保できない。
【００１５】該セメント混和材のセメント組成物への使用量は、セメント１００重量部に対して０．５〜３００
重量部であり、好ましくは２〜１００重量部である。
０．５重量部未満であると膨張が不十分であり、３００
重量部以上になると初期強度が確保できない。
【００１６】本発明でいうセメントは、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及び低熱ポルトランドセメント等のポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに高炉スラグやフライアッシュ等を混合した各種混合セメント、及びその他珪酸カルシウムを含むセメントが使用できる。 特に低熱ポルトランドセメントが好ましい。 本発明のセメント組成物には必要に応じて、硬化促進剤、遅延剤、減水剤及び増粘剤等の混和剤（材）、骨材などを一種又は二種以上を添加して用いることができる。
【００１７】
【発明の効果】本発明におけるセメント混和材を使用することにより、低熱ポルトランドセメントにおいても、
強度低下を及ぼすことなく良好な膨張性状と、水和熱抑制効果が得られる。
【００１８】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は何らこれらに限定されるものではない。
【００１９】実施例１ 膨張性物質、セメント水和物と反応する粉体として鉱物質微粉末からなる膨張材を表１に示すように配合した。
各単位量を結合材２９０kg／ｍ 3 、細骨材８１５kg／ｍ
3 、粗骨材１０３７kg／ｍ 3及び水１６０kg／ｍ 3として、配合した膨張材をセメントと置換して、コンクリートを練り上げた。 練り上げたコンクリートを用いて圧縮強度試験及び長さ変化試験を行った。 その結果、表に示すように、膨張性物質と一定量の鉱物質微粉末とを併用すると、優れた膨張性状と強度が得られることがわかる。
【００２０】＜使用材料＞ セメント：太平洋セメント社製低熱ポルトランドセメント 細骨材：小笠産陸砂 粗骨材：岩瀬産砕石 水：水道水 膨張性物質：主構成成分 セメント鉱物に内包された生石灰、石こう（２０kg／ｍ 3 ） 鉱物質微粉末：フライアッシュ 平均粒径１０．６μｍ
【００２１】＜試験方法＞ 圧縮強度試験：ＪＩＳ Ａ １１０８「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準じた。 長さ変化試験：ＪＩＳ Ａ ６２０２「コンクリート用膨張材」参考１「膨張コンクリートの拘束膨張及び収縮試験方法」（Ａ法）に準じた。
【００２２】
【表１】
【００２３】実施例２ 実施例１の水準Ｎｏ． １−３で配合した鉱物質微粉末の種類と平均粒径を変えた以外は実施例１と同様の試験を行った。 その結果、表に示すように平均粒径２０μｍ以下の鉱物質微粉末を用いると優れた膨張性状と強度が両立することがわかる。
【００２４】
【表２】
【００２５】実施例３ 膨張性物質、セメント水和物と反応する物質として鉱物質微粉末及び化工澱粉からなる膨張材を表３に示すように配合した。 水／（セメント＋膨張材）＝０．６、砂／
（セメント＋膨張材）＝２、膨張材／（セメント＋膨張材）＝０．１となる、練り上がり温度約２０℃に調整したモルタルを内法寸法１５０×１５０×２００（mm）の発泡スチロール製容器に入れ、２０℃の恒温室に養生したときのモルタル中心部の温度を熱電対で自動的に測定した。 また圧縮強度試験も行った。 その結果表３に示すように膨張性物質及び鉱物質微粉末に加えて化工澱粉を配合すると強度だけでなく、水和熱抑制効果も得られることがわかる。
【００２６】＜使用材料＞ セメント：太平洋セメント社製低熱ポルトランドセメント 砂：豊浦産硅砂 水：水道水 膨張性物質：主構成成分 セメント鉱物に内包された生石灰、石こう 鉱物質微粉末：フライアッシュ 平均粒径１０．６μｍ 化工澱粉：カチオン化澱粉、デキストリン
【００２７】
【表３】
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