説明

セメントコンクリート硬化体、その製造方法、及びそれに使用するセメントコンクリート

【課題】 膨張性を付与することができ、従来からの化学劣化抵抗性に加え、ひび割れ抵抗性も付与することが可能となる、セメントコンクリート硬化体、そのセメント組成物、及びセメントコンクリート硬化体の製造方法を提供する。
【解決手段】 アルミナセメントと、SiO2とAl2O3を含有する無機物質からなる結合材、骨材、及び水を混練りしてなり、水/結合材比が22〜60%であるセメントコンクリートを、40〜80℃の加熱養生で硬化してなるセメントコンクリート硬化体、SiO2とAl2O3を含有する無機物質のSiO2が40〜98部でAl2O3が0.5〜40部である該セメントコンクリート硬化体、該セメントコンクリート硬化体の製造方法、並びに、該セメントコンクリート硬化体の製造方法で使用するセメントコンクリートを構成とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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コンクリート硬化体、その製造方法、及びそれに使用するセメントコンクリートに関する。
【背景技術】
【0002】
化学薬品を、製造したり取り扱う化学工場や、様々な化学薬品や汚染物質等を取り扱う下水道施設や高度浄水処理場等においては、化学劣化に対する抵抗性の高いコンクリートを用いて、構造物を構築することが求められている。
【0003】
また、化学的に厳しい環境に置かれるコンクリート構造物の補修や補強については、劣化部位を覆うように保護材を設置したり、さらに修復後に表面に保護材を設置したりしている。
このような補修や補強に用いる保護材として、化学抵抗性の高い塗料やセメントを塗布したりして、表面を保護したり、定期的に補修を施す必要があった。
【0004】
化学劣化に対する抵抗性が高いセメントとして、アルミナセメントが知られている(特許文献1参照)。
【0005】
また、アルミナセメントやスラグ組成物を含むセメント・モルタル組成物を30℃以上の温度で養生する高強度モルタル硬化体の製造方法等も知られている(特許文献2参照)。
【0006】
しかしながら、アルミナセメントは、ポルトランドセメントに比べて初期の強度発現が速やかであるが、水和物の転化により長期強度が低下するという課題があった。
【0007】
【特許文献1】特開2003−261372号公報
【特許文献2】特開2006−062946号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
化学劣化抵抗性が高くても、コンクリートにひび割れが生じると塩分や硫酸塩等がコンクリート中に入り込み、鉄筋や躯体を劣化させることがあり、ひび割れ抵抗性の向上が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、アルミナセメントと、SiO2とAl2O3を含有する無機物質からなる結合材、骨材、及び水を混練りしてなり、水/結合材比が22〜60%であるセメントコンクリートを、40〜80℃の加熱養生で硬化してなるセメントコンクリート硬化体であり、SiO2とAl2O3を含有する無機物質のSiO2が40〜98部でAl2O3が0.5〜40部である該セメントコンクリート硬化体であり、該セメントコンクリート硬化体の製造方法であり、該セメントコンクリート硬化体の製造方法で使用するセメントコンクリートである。
【発明の効果】
【0010】
本発明方法でセメントコンクリートを養生することによって、膨張性が付与することができ、従来からの化学劣化抵抗性に加え、ひび割れ抵抗性も付与することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
本発明で使用する部や%は、特に規定のない限り質量基準である。
また、本発明で言うセメントコンクリートとは、セメントペースト、モルタル、及びコンクリートを総称するものである。
【0012】
本発明で使用するアルミナセメントは、モノカルシウムアルミネートを主要鉱物として含有するクリンカー粉砕物から得られるものであり、例えば、市販品では、電気化学工業株式会社製商品名「デンカアルミナセメント1号」、「デンカアルミナセメント2号」、及び「デンカハイアルミナセメント」、ラファージュ社製商品名「セカール71」や「セカール80」などを用いることができる。
【0013】
アルミナセメントの粉末度は水和活性の面で、ブレーン値で2,000〜8,000cm2/gが好ましい。2,000cm2/g未満ではSiO2とAl2O3を含有する無機物質との反応性が悪くなるおそれがあり、8,000cm2/gを超えると硬化が早くなり、作業性が確保しにくくなるおそれがある。
【0014】
本発明で使用するSiO2とAl2O3を含有する無機物質(以下、シリカ物質という)は、化学成分としてSiO2とAl2O3を主成分とするものである。
シリカ物質としては、流動接触分解用触媒のFCC、廃活性白土焼却の「ハイクレー」、及び石炭灰(フライアッシュ)が挙げられる。
【0015】
シリカ物質中のSiO2とAl2O3成分の配合割合は、SiO2が40〜98部でAl2O3が0.5〜40部が好ましく、SiO2が50〜85部でAl2O3が5〜35部がより好ましい。この範囲外では充分な膨張量と強度が得られなくなるおそれがある。
また、原料中には、MgO、Fe2O3、TiO2、及びZrO2などの不純物が含有されているが、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、含有していても構わない。ただし、K2O、Na2O、及びMgOの含有量は少ない方が好ましい。
【0016】
本発明で使用するシリカ物質の粉末度は、ブレーン比表面積値(以下、ブレーン値という)で、1,000〜7,000cm2/gが好ましく、2,000〜6,000cm2/gがより好ましい。1,000cm2/g未満では水和活性が不充分で強度や膨張が不足するおそれがあり、7,000cm2/gを超えると粉砕動力がかかりすぎて不経済になるおそれがある。
【0017】
本発明において、アルミナセメントと、シリカ物質からなる結合材100部中、シリカ物質は5〜50部が好ましく、10〜40部がより好ましい。5部未満では充分な膨張量が得られなくなるおそれがあり、50部を超えると充分な膨張量と圧縮強度が得られなくなるおそれがある。
【0018】
本発明で使用する骨材は特に限定されるものではなく、砕砂、川砂、海砂、珪砂、石灰砂、砕石、川砂利、及び石灰石等、通常セメントコンクリート製造に用いられる材料を使用することが可能である。
骨材の使用量は特に限定されるものではないが、結合材100部に対して、50〜500部が好ましい。50部未満では結合材量が多くなり不経済になるおそれがあり、500部を超えると流動性や膨張性が得られなくなるおそれがある。
【0019】
本発明で使用する水の量は特に限定されるものではないが、水/結合材比で22〜60%が好ましく、30〜50%がより好ましい。22%未満では所定の流動性を確保することが難しくなるおそれがあり、60%を超えると充分な膨張量や強度が得られなくなるおそれがある。
【0020】
本発明では、セメント組成物の他に、減水剤、高性能減水剤、AE減水剤、流動化剤、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、ポリマ−、収縮低減剤、凝結調整剤、ベントナイトなどの粘土鉱物、ハイドロタルサイトなどのアニオン交換体、並びに、ビニロン繊維、アクリル繊維、及び炭素繊維等の繊維状物質のうちの一種又は二種以上を本発明の目的を阻害しない範囲で使用することが可能である。
【0021】
本発明における各材料の混合方法は特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合しても良いし、あらかじめその一部あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
【0022】
混合装置としては、既存のいかなる装置も使用可能であり、例えば傾胴ミキサ、ヘンシェルミキサ、V型ミキサ、及びナウターミキサなどが挙げられる。
【0023】
本発明における混練方法は特に限定されるものではなく、例えば、10〜20分で混合した材料を、傾胴ミキサ、二軸強制ミキサ、及びオムニミキサなどを使用し、水投入から、60〜180秒程度で混練することが通常である。
【0024】
本発明では、例えば、練混ぜから8時間以内に、40〜80℃で加温養生することによって、膨張性を付与することが可能である。
加温養生の方法は特に限定されるものではなく、蒸気養生、オートクレーブ養生、いずれも可能である。
養生温度は、40〜80℃が好ましく、50〜65℃がより好ましい。養生温度が前記範囲外では膨張量が小さくなるおそれがある。
【0025】
本発明で、コンクリートを練り混ぜてから加温養生するまでの前置時間は特に重要であり、8時間以内が好ましく、4時間以内がより好ましい。前置時間がこの範囲外では膨張量が小さくなるおそれがある。ただし、凝結調整剤等を用いて硬化を遅らせた場合にはこの限りではない。
【0026】
昇温速度も特に重要であり、10℃/hr以上が好ましく、20℃/hrがより好ましい。昇温速度が遅いと膨張量が小さくなるおそれがあり、昇温速度が早すぎるとひび割れが発生するおそれがある。
【0027】
養生温度の保持時間は特に限定されるものではないが、通常3〜6時間程度が好ましい。3時間未満では膨張量が小さくなるおそれがあり、6時間を超えて養生してもさらなる膨張量の増加は見込めない。
【実施例】
【0028】
以下、本発明の実験例に基づいて、本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0029】
実験例1
結合材として、アルミナセメント80部とシリカ物質(FCC)20部を用いた。
表1に示す水/結合材比と結合材/砂比の配合でモルタルを調製し、20℃環境下で型枠に充填し、前置時間4時間で、昇温速度15℃/hrの速度で昇温し、表1に示す温度で保持時間5時間の蒸気養生を行い、供試体を成形した。
材齢1日で脱型後、圧縮強度と膨張量の測定を行い、その後水中養生を行い材齢7日で膨張量の測定を行った。結果を表1に併記する。
なお、水/結合材比が小さく、練り混ぜが困難な場合には、型詰できる程度に減水剤を添加した。
【0030】
<使用材料>
アルミナセメント:電気化学工業株式会社製商品名「デンカアルミナセメント1号」、密度3.00g/cm3、ブレーン値5,000cm2/g
シリカ物質:流動接触分解用触媒のFCC、市販品、Al2O3 27.5%、SiO2 65.7%、密度2.70g/cm3
砂 :JIS標準砂
水 :水道水
減水剤 :ポリカルボン酸系高性能減水剤、市販品
【0031】
<測定方法>
圧縮強度 :JIS R 5201に準拠
膨張量 :JIS A 6202に準拠
【0032】
【表1】

【0033】
実験例2
表2に示す結合材を用い、水/結合材比50%、結合材/砂比1/2としたモルタルを調製し、前置時間4時間、昇温速度15℃/hr、養生温度65℃、及び保持時間5時間とした蒸気養生をしたこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表2に併記する。
【0034】
<使用材料>
ハイクレー:HK、市販品、Al2O3 9.25%、SiO2 79.8%、密度1.97g/cm3
フライアッシュ:FA、セメント混和用、市販品、Al2O3 27.0%、SiO2 60.0%、密度2.05g/cm3
【0035】
【表2】

【0036】
実験例3
アルミナセメント80部、FCC20部からなる結合材を用い、水/結合材比50%、結合材/砂比1/2としたモルタルを調製し、表3に示す前置き時間、昇温速度15℃/hr、養生温度65℃、及び保持時間5時間とした蒸気養生をしたこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表3に併記する。
【0037】
【表3】

【0038】
実験例4
アルミナセメント80部、FCC20部からなる結合材を用い、水/結合材比50%、結合材/砂比1/2としたモルタルを調製し、前置時間4時間、表4に示す昇温速度、養生温度65℃、及び保持時間5時間とした蒸気養生以外は実験例1と同様に行った。結果を表4に併記する。
【0039】
【表4】

【0040】
実験例5
アルミナセメント80部、FCC20部からなる結合材を用い、水/結合材比50%、結合材/砂比1/2としたモルタルを調製し、前置時間4時間、昇温速度15℃/hr、養生温度65℃、及び保持時間を表5に示す蒸気養生以外は実験例1と同様に行った。結果を表5に併記する。
【0041】
【表5】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
アルミナセメントと、SiO2とAl2O3を含有する無機物質からなる結合材、骨材、及び水を混練りしてなり、水/結合材比が22〜60%であるセメントコンクリートを、40〜80℃の加熱養生で硬化してなるセメントコンクリート硬化体。
【請求項2】
SiO2とAl2O3を含有する無機物質のSiO2が40〜98部でAl2O3が0.5〜40部である請求項1に記載のセメントコンクリート硬化体。
【請求項3】
請求項1又は請求項2に記載のセメントコンクリート硬化体の製造方法。
【請求項4】
請求項3に記載のセメントコンクリート硬化体の製造方法で使用するセメントコンクリート。

【公開番号】特開2009−29646(P2009−29646A)
【公開日】平成21年2月12日(2009.2.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−193341(P2007−193341)
【出願日】平成19年7月25日(2007.7.25)
【出願人】(000003296)電気化学工業株式会社 (1,539)
【Fターム(参考)】