セメント混和剤
【課題】セメントに対する水の重量比を改善する。
【解決手段】（１）炭酸カルシウム、または高炉スラグ１００に対して、（２）石灰１００、アルミニウムの酸性塩１０〜５０、アルカリ金属の炭酸塩５〜３０とよりなるセメントに対する急結剤を炭酸カルシウムに対して、０．１〜１０添加することによって、セメント混和剤を得る。この混和剤をセメントに対して１０以上混入することで、固化原料（セメント＋混和剤）対水の重量比を１００対１００にまですることが可能となる。
【解決手段】（１）炭酸カルシウム、または高炉スラグ１００に対して、（２）石灰１００、アルミニウムの酸性塩１０〜５０、アルカリ金属の炭酸塩５〜３０とよりなるセメントに対する急結剤を炭酸カルシウムに対して、０．１〜１０添加することによって、セメント混和剤を得る。この混和剤をセメントに対して１０以上混入することで、固化原料（セメント＋混和剤）対水の重量比を１００対１００にまですることが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント混和剤に関し、特に、水和性に優れるとともに、急結性を備えたセメント混和剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セメントに砂と水を混入して充分な強度のコンクリートとするためには、水対セメントの重量比が、５０対１００〜６０対１００となる必要がある。水の量が増えると圧縮強度が小さくなり、例えば、水５５対セメント１００の重量比で７日養生の圧縮強度が２７０Kg/ｃｍ2であるが、７０対１００では１５０Ｋｇ/ｃｍ2程度の強度しか得られない。また、１００対１００では水過剰の状態となって、反応しきれない水がコンクリート上に浮いた状態となり、当然強度は１５０Ｋｇ/ｃｍ2以下となる。
【０００３】
また、水とセメントを所定の重量比で練った生コンクリートは型枠に流し込んで、通常１日程度養生させるとによってはじめて脱枠可能な状態にまでの強度を確保する。ところが、この養生期間に比重の重い砂が下に沈む傾向があり、脱枠可能な状態になったときには、下の方が砂の密度が高く、上の方が密度の低いコンクリートが形成されていることになる。
【０００４】
この状態のコンクリートに更に上の層のコンクリートを形成すると、上記と同様に下の方の密度が高く、上の方の密度が低いコンクリートが形成されることになり、下の層と上の層の繋ぎ部分の砂の密度に差ができるいわゆるブージング現象を発生することになる。
【０００５】
この現象が、コンクリート構造物の経年劣化を早め、例えば近年問題となっているトンネル内でのコンクリート剥離等の原因となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１‐４８６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
セメントに水を混入すると、水がセメントに取り込まれて固化し（水和反応）てコンクリートになる。この反応における、セメントに対する水比は上記のように上限があり、水がセメントに対し７０を越すと、反応仕切れない水ができ、また、水比が多いと充分な強度が得られないことになる。
【０００８】
さらに、現状のセメントでは、養生時間が長く、これが、ブリージング現象を生む原因となっている。
【０００９】
この問題を解決するためには、生の状態のコンクリートをできるだけ早く硬化させる必要があり、このための種々の技術が提案されている。例えば、セメントに石灰と硫酸アルミニウムと炭酸ソーダを混入することが特開２００１‐４８６１６等に開示されている。
【００１０】
しかしながら、この発明では、急結性を得ることと、ブリージングを防止することは出来ても、水対セメントの重量比は、水７０に対してセメント１００が上限であり、水がそれ以上多くなると水和しきれなくなり、結果としてコンクリートの強度を弱めることになり、逆に、所定の強度のコンクリートを得るためには、大量のセメントを必要としていたのである。
【００１１】
本発明は上記従来の事情に鑑みて提案されたものであって、水比が大きくても充分な水和反応を示す上に、充分な強度と早強性を得ることができるセメント混和剤を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記目的を達成するために、以下の手段を採用している。以下前記と同様、各成分を重量比で表す。まず（１）炭酸カルシウム、または高炉スラグ１００に対して、（２）石灰１００、アルミニウムの酸性塩１０〜５０、アルカリ金属の炭酸塩５〜３０とよりなるセメントに対する急結剤を得る。この急結剤を炭酸カルシウムに対して、０．１〜１０添加することによって、本発明のセメント混和剤を得る。
【００１３】
この混和剤を。セメントに対して１０以上混入することで、固化原料（セメント＋混和剤）対水の重量比を１００対１００にまですることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
上記したように、水の重要比を固化原料（セメント＋固化助剤）１００に対して１００にまで高めることができ、経済的に極めて有効であり、しかも、急結性と強度を確保することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
まず、石灰に対して、アルミニウムの酸性塩と、アルカリ金属の炭酸塩を混入して急結剤を得る。上記石灰は、消石灰、生石灰の何れでも用いることができる。上記アルミニウムの酸性塩は、例えば塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム等を使用できる。また、アルカリ金属の炭酸塩としては炭酸ソーダ、重炭酸ソーダ等を使用することができる。
【００１６】
上記石灰として消石灰、アルミニウムの酸性塩として硫酸アルミニウム、アルカリ金属の炭酸塩として炭酸ソーダを用いたときのそれぞれの重量比は、消石灰１００に対して、硫酸アルミニウム３０〜６０、炭酸ソーダ１０〜３０となる。
【００１７】
次いで、炭酸カルシウムに対して上記急結剤を添加してセメント混和剤を得る。急結剤の炭酸カルシウムに対する重量割合は、炭酸カルシウム１００に対して、０．１〜２０の重量比である。
【００１８】
上記急結剤の混入割合が０．１を下回ると、以下に説明する急結性と、水和性を得ることはできない。上限は特に限定されないが、経済的な観点から２０％以下に止めるのが好ましい。
【実施例】
【００１９】
まず、消石灰１００に対して、硫酸アルミニウム５０、炭酸ソーダ２５の重量比で添加して急結剤を用意する。
【００２０】
この急結剤を、表１に示すように炭酸カルシウムに対し０．６、１．０、１．５、２．０の重量割合で添加した混和剤を用意する。
【００２１】
この混和剤をセメントに対して所定量添加して表１のＡ〜Ｌの試料を作成する。但し、試料Ａ、Ｂは混和剤を添加しない比較試料、Ｄ、Ｆ，Ｇ、Ｋは炭酸カルシウムに急結剤を添加しない比較試料である。
【００２２】
各試料に対して、表１所定の水を添加して攪拌し固化速度と強度を観察した。
【００２３】
更に、炭酸カルシウムに代えて、スラグを使用した試料Ｍ〜Ｐを表２に示した。
【００２４】
表１の試料ＢとＧを比較すると、セメントに炭酸カルシウムを混入することによって、水和性が幾分改善されることが伺われるが、急結性と強度は改善されない。この点、試料Ｃ、Ｅ、Ｈ，Ｉ，Ｊ、Ｌと試料Ｇを比較すると、炭酸カルシウムに急結剤を入れることによって、水和性が改善されることはもとより、急結性と強度の３点がいずれも改善されていることが理解できる。しかも、このときの水の重量比は固化原料１００に対して１００の重量比まで可能である。
【００２５】
表２に示すように、炭酸カルシウムに代えて、スラグを使用した場合、当該スラグに急結剤を混入することによって、水和性、急結性、及び強度を確保することができることになる。
【００２６】
尚、表１、２において水和性◎とは、原料を混合して３０分後に水が固化物の上に浮いていない状態をいう。水和性△は下記の×の状態までには至らないが固化物の上に水が僅かに浮く状態、水和性×は、固化物の上に水が多量に浮く状態。急結性◎は、原料を混合して１時間後に脱枠可能な状態、急結性○は、２〜３時間後に脱枠可能な状態、急結性×は、脱枠可能となる時間が１日必要な状態。更に、強度◎は、一日養生で、手で押しても充分な強度が感じられる状態。強度○は、一日養生で、手で押すと、押し型が薄くつく状態、×は一日養生で強く押すと崩れる状態を言う。
【００２７】
以上説明したように、本発明は、セメントに対する水比を多くすることができ、しかも急結性と強度を確保することができ、極めて有益である。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上説明したように本発明はセメントに対する水の重量比を多くしても、急結性を維持するとともに、従来と同等のコンクリートとしての強度を確保することができるので、産業上極めて有効である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント混和剤に関し、特に、水和性に優れるとともに、急結性を備えたセメント混和剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セメントに砂と水を混入して充分な強度のコンクリートとするためには、水対セメントの重量比が、５０対１００〜６０対１００となる必要がある。水の量が増えると圧縮強度が小さくなり、例えば、水５５対セメント１００の重量比で７日養生の圧縮強度が２７０Kg/ｃｍ2であるが、７０対１００では１５０Ｋｇ/ｃｍ2程度の強度しか得られない。また、１００対１００では水過剰の状態となって、反応しきれない水がコンクリート上に浮いた状態となり、当然強度は１５０Ｋｇ/ｃｍ2以下となる。
【０００３】
また、水とセメントを所定の重量比で練った生コンクリートは型枠に流し込んで、通常１日程度養生させるとによってはじめて脱枠可能な状態にまでの強度を確保する。ところが、この養生期間に比重の重い砂が下に沈む傾向があり、脱枠可能な状態になったときには、下の方が砂の密度が高く、上の方が密度の低いコンクリートが形成されていることになる。
【０００４】
この状態のコンクリートに更に上の層のコンクリートを形成すると、上記と同様に下の方の密度が高く、上の方の密度が低いコンクリートが形成されることになり、下の層と上の層の繋ぎ部分の砂の密度に差ができるいわゆるブージング現象を発生することになる。
【０００５】
この現象が、コンクリート構造物の経年劣化を早め、例えば近年問題となっているトンネル内でのコンクリート剥離等の原因となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１‐４８６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
セメントに水を混入すると、水がセメントに取り込まれて固化し（水和反応）てコンクリートになる。この反応における、セメントに対する水比は上記のように上限があり、水がセメントに対し７０を越すと、反応仕切れない水ができ、また、水比が多いと充分な強度が得られないことになる。
【０００８】
さらに、現状のセメントでは、養生時間が長く、これが、ブリージング現象を生む原因となっている。
【０００９】
この問題を解決するためには、生の状態のコンクリートをできるだけ早く硬化させる必要があり、このための種々の技術が提案されている。例えば、セメントに石灰と硫酸アルミニウムと炭酸ソーダを混入することが特開２００１‐４８６１６等に開示されている。
【００１０】
しかしながら、この発明では、急結性を得ることと、ブリージングを防止することは出来ても、水対セメントの重量比は、水７０に対してセメント１００が上限であり、水がそれ以上多くなると水和しきれなくなり、結果としてコンクリートの強度を弱めることになり、逆に、所定の強度のコンクリートを得るためには、大量のセメントを必要としていたのである。
【００１１】
本発明は上記従来の事情に鑑みて提案されたものであって、水比が大きくても充分な水和反応を示す上に、充分な強度と早強性を得ることができるセメント混和剤を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記目的を達成するために、以下の手段を採用している。以下前記と同様、各成分を重量比で表す。まず（１）炭酸カルシウム、または高炉スラグ１００に対して、（２）石灰１００、アルミニウムの酸性塩１０〜５０、アルカリ金属の炭酸塩５〜３０とよりなるセメントに対する急結剤を得る。この急結剤を炭酸カルシウムに対して、０．１〜１０添加することによって、本発明のセメント混和剤を得る。
【００１３】
この混和剤を。セメントに対して１０以上混入することで、固化原料（セメント＋混和剤）対水の重量比を１００対１００にまですることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
上記したように、水の重要比を固化原料（セメント＋固化助剤）１００に対して１００にまで高めることができ、経済的に極めて有効であり、しかも、急結性と強度を確保することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
まず、石灰に対して、アルミニウムの酸性塩と、アルカリ金属の炭酸塩を混入して急結剤を得る。上記石灰は、消石灰、生石灰の何れでも用いることができる。上記アルミニウムの酸性塩は、例えば塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム等を使用できる。また、アルカリ金属の炭酸塩としては炭酸ソーダ、重炭酸ソーダ等を使用することができる。
【００１６】
上記石灰として消石灰、アルミニウムの酸性塩として硫酸アルミニウム、アルカリ金属の炭酸塩として炭酸ソーダを用いたときのそれぞれの重量比は、消石灰１００に対して、硫酸アルミニウム３０〜６０、炭酸ソーダ１０〜３０となる。
【００１７】
次いで、炭酸カルシウムに対して上記急結剤を添加してセメント混和剤を得る。急結剤の炭酸カルシウムに対する重量割合は、炭酸カルシウム１００に対して、０．１〜２０の重量比である。
【００１８】
上記急結剤の混入割合が０．１を下回ると、以下に説明する急結性と、水和性を得ることはできない。上限は特に限定されないが、経済的な観点から２０％以下に止めるのが好ましい。
【実施例】
【００１９】
まず、消石灰１００に対して、硫酸アルミニウム５０、炭酸ソーダ２５の重量比で添加して急結剤を用意する。
【００２０】
この急結剤を、表１に示すように炭酸カルシウムに対し０．６、１．０、１．５、２．０の重量割合で添加した混和剤を用意する。
【００２１】
この混和剤をセメントに対して所定量添加して表１のＡ〜Ｌの試料を作成する。但し、試料Ａ、Ｂは混和剤を添加しない比較試料、Ｄ、Ｆ，Ｇ、Ｋは炭酸カルシウムに急結剤を添加しない比較試料である。
【００２２】
各試料に対して、表１所定の水を添加して攪拌し固化速度と強度を観察した。
【００２３】
更に、炭酸カルシウムに代えて、スラグを使用した試料Ｍ〜Ｐを表２に示した。
【００２４】
表１の試料ＢとＧを比較すると、セメントに炭酸カルシウムを混入することによって、水和性が幾分改善されることが伺われるが、急結性と強度は改善されない。この点、試料Ｃ、Ｅ、Ｈ，Ｉ，Ｊ、Ｌと試料Ｇを比較すると、炭酸カルシウムに急結剤を入れることによって、水和性が改善されることはもとより、急結性と強度の３点がいずれも改善されていることが理解できる。しかも、このときの水の重量比は固化原料１００に対して１００の重量比まで可能である。
【００２５】
表２に示すように、炭酸カルシウムに代えて、スラグを使用した場合、当該スラグに急結剤を混入することによって、水和性、急結性、及び強度を確保することができることになる。
【００２６】
尚、表１、２において水和性◎とは、原料を混合して３０分後に水が固化物の上に浮いていない状態をいう。水和性△は下記の×の状態までには至らないが固化物の上に水が僅かに浮く状態、水和性×は、固化物の上に水が多量に浮く状態。急結性◎は、原料を混合して１時間後に脱枠可能な状態、急結性○は、２〜３時間後に脱枠可能な状態、急結性×は、脱枠可能となる時間が１日必要な状態。更に、強度◎は、一日養生で、手で押しても充分な強度が感じられる状態。強度○は、一日養生で、手で押すと、押し型が薄くつく状態、×は一日養生で強く押すと崩れる状態を言う。
【００２７】
以上説明したように、本発明は、セメントに対する水比を多くすることができ、しかも急結性と強度を確保することができ、極めて有益である。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上説明したように本発明はセメントに対する水の重量比を多くしても、急結性を維持するとともに、従来と同等のコンクリートとしての強度を確保することができるので、産業上極めて有効である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）炭酸カルシウム、または高炉スラグを重量比で１００に対して、（２）石灰１００、アルミニウムの酸性塩１０〜５０、アルカリ金属の炭酸塩５〜３０とよりなるセメントに対する急結剤を得、当該急結剤を炭酸カルシウムに対して、０．１〜１０添加したことを特徴とするセメント混和剤。
【請求項２】
上記石灰として生石灰または消石灰、アルミニウムの酸性塩として硫酸アルミニウム、アルカリ金属の炭酸塩として炭酸ソーダを使用する請求項１に記載のセメント混和物。
【請求項１】
（１）炭酸カルシウム、または高炉スラグを重量比で１００に対して、（２）石灰１００、アルミニウムの酸性塩１０〜５０、アルカリ金属の炭酸塩５〜３０とよりなるセメントに対する急結剤を得、当該急結剤を炭酸カルシウムに対して、０．１〜１０添加したことを特徴とするセメント混和剤。
【請求項２】
上記石灰として生石灰または消石灰、アルミニウムの酸性塩として硫酸アルミニウム、アルカリ金属の炭酸塩として炭酸ソーダを使用する請求項１に記載のセメント混和物。
【公開番号】特開２０１１−１４８６６０（Ｐ２０１１−１４８６６０Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１８４５（Ｐ２０１０−１１８４５）
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【出願人】（５９５１６０５１４）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【出願人】（５９５１６０５１４）
【Ｆターム（参考）】
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