特許 5881013 セメント組成物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5881013

(24)【登録日】2016年2月12日

(45)【発行日】2016年3月9日

(54)【発明の名称】セメント組成物

(51)【国際特許分類】

   C04B 28/04 20060101AFI20160225BHJP

   C04B 24/06 20060101ALI20160225BHJP

   C04B 24/10 20060101ALI20160225BHJP

【ＦＩ】

   C04B28/04

   C04B24/06 A

   C04B24/10

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-106757(P2012-106757)

(22)【出願日】2012年5月8日

(65)【公開番号】特開2013-234086(P2013-234086A)

(43)【公開日】2013年11月21日

【審査請求日】2015年2月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000183266

【氏名又は名称】住友大阪セメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100074332

【弁理士】

【氏名又は名称】藤本 昇

(74)【代理人】

【識別番号】100114432

【弁理士】

【氏名又は名称】中谷 寛昭

(72)【発明者】

【氏名】大野 晃

【審査官】 伊藤 真明

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０１−１４１８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２４１１６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０９−５１１９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１４８９３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０４Ｂ ７／００− ３２／０２

Ｃ０４Ｂ ４０／００− ４０／０６

Ｃ０４Ｂ １０３／００−１１１／９４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

普通ポルトランドセメントと、マメ科植物タラ（学名Caesalpinia spinosa）から抽出されたタンニン化合物と、オキシカルボン酸塩とが含まれ、
前記タンニン化合物が、前記普通ポルトランドセメント１００重量部に対して０．２０重量部以上０．３０重量部以下、
前記オキシカルボン酸塩が、前記普通ポルトランドセメント１００重量部に対して０．１０重量部以上０．２０重量部以下含まれているセメント組成物。

【請求項2】

前記オキシカルボン酸塩は、グルコン酸塩である請求項１に記載のセメント組成物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セメント組成物に関する。

【背景技術】

【0002】

コンクリートやモルタル等のセメント硬化体が硬化する時には、セメントの水和反応による発熱（水和発熱）が発生する。かかる水和発熱が大きい場合、温度上昇に伴うひび割れ（いわゆる温度ひび割れ）が硬化体に生じる場合がある。
このような水和発熱を抑制する対策のひとつとして、特許文献１に記載されているような低熱ポルトランドセメントの使用が挙げられる。
特許文献１には、セメントクリンカーの組成を調整することによって、セメントの水和発熱量を普通ポルトランドセメントよりも少なくした低熱ポルトランドセメントが記載されている。かかる、低熱ポルトランドセメントの使用により水和発熱は抑制される。

【0003】

しかし、特許文献１に記載されているような低熱ポルトランドセメントは、成分が普通ポルトランドセメントと異なるために、生コンクリート工場において保管用のサイロを別途準備することが必要となる。また、セメント製造工場において前記低熱ポルトランドセメントを製造する場合には、普通ポルトランドセメントと同時に製造することができないため、製造効率が悪い。
さらに、前記低熱ポルトランドセメントを使用した硬化体は、普通ポルトランドセメントを使用した硬化体に比べて強度が低いという問題もある。

【0004】

かかる低熱ポルトランドセメントを用いないで、水和発熱を抑制する方法として、普通ポルトランドセメントに水和発熱抑制剤を混合する方法がある。
例えば、特許文献２および３には、加水分解性タンニンとグルコン酸ナトリウムとを水和発熱抑制剤として普通ポルトランドセメントに混合して、セメントの水和反応の速度を抑制し、水和反応時の温度上昇を抑制することが記載されている。

【0005】

しかしながら、特許文献２および３に記載されているような水和発熱抑制剤は、水和発熱の抑制は可能であるものの、これらを混合したセメント組成物を硬化体とした場合に、強度低下を抑制することが不十分である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０−１２０７８７号公報

【特許文献2】特開昭６３−１１７９４１号公報

【特許文献3】特開２００２−２４１１６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、普通ポルトランドセメントを使用しつつ、水和発熱を抑制しながら、セメント硬化体とした場合の強度低下を抑制できるセメント組成物を提供することを課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明にかかるセメント組成物は、
普通ポルトランドセメントと、マメ科植物タラ（学名Caesalpinia spinosa）から抽出されたタンニン化合物と、オキシカルボン酸塩とが含まれ、
前記タンニン化合物が、前記普通ポルトランドセメント１００重量部に対して０．２０重量部以上０．３０重量部以下、
前記オキシカルボン酸塩が、前記普通ポルトランドセメント１００重量部に対して０．１０重量部以上０．２０重量部以下含まれている。

【0009】

本発明のセメント組成物には、普通ポルトランドセメントと、マメ科植物タラから抽出されたタンニン化合物と、オキシカルボン酸塩とが含まれ、前記タンニン化合物が、前記普通ポルトランドセメント１００重量部に対して０．２０重量部以上０．３０重量部以下、前記オキシカルボン酸塩が、前記普通ポルトランドセメント１００重量部に対して０．１０重量部以上０．２０重量部以下含まれていることにより、水和発熱を抑制できるとともに、セメント硬化体とした場合に、硬化体の強度低下を抑制することができる。

【0010】

本発明における、マメ科植物タラから抽出されたタンニン化合物とは、マメ科の植物タラの幹、枝、豆果、果皮から公知の方法で抽出されたタンニン化合物をいう。

【0011】

本発明における前記タンニン化合物の重量は、タンニン化合物を含む抽出物の絶乾重量換算による重量を意味する。

【0012】

本発明の一態様としては、前記オキシカルボン酸塩は、グルコン酸塩であってもよい。

【0013】

前記オキシカルボン酸塩としてグルコン酸塩を用いた場合には、水和発熱を抑制する効果がより高くなる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、普通ポルトランドセメントを使用しつつ、水和発熱を抑制しながら、セメント硬化体としての強度が十分であるセメント組成物を提供する。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下に、本発明の実施の形態のセメント組成物について説明する。
本実施形態のセメント組成物は、普通ポルトランドセメントと、マメ科植物タラ（Caesalpinia spinosa）から抽出されたタンニン化合物と、オキシカルボン酸塩とが含まれ、前記タンニン化合物が、前記普通ポルトランドセメント１００重量部に対して０．２０重量部以上０．３０重量部以下、前記オキシカルボン酸塩が、前記普通ポルトランドセメント１００重量部に対して０．１０重量部以上０．２０重量部以下含まれているものである。

【0016】

前記タンニン化合物は、マメ科植物タラ（学名Caesalpinia spinosa）から抽出されたものである。
前記タラは、主に南米大陸西部の乾燥地帯に生育するマメ科多年生木本植物であって、その豆果等がタンニンの抽出原料となる。
前記タラから抽出されるタンニン化合物は加水分解型のタンニンであり、トリガロイルキナ酸を含む。

【0017】

前記タンニン化合物をタラから抽出する方法は、公知の抽出方法が採用できるが、例えば、タラの幹、枝、豆果、果皮等を、そのまま又は乾燥させたのち、適当な大きさに粉砕し、水、親水性有機溶媒またはこれらの混合物等の抽出溶媒で抽出処理する方法が挙げられる。

【0018】

前記親水性有機溶媒としては、メタノール、エタノール等の低級アルコール；グリセリン、１，３−ブチレングリコール、プロピレングリコール等、炭素原子数２〜４の多価アルコール；アセトン等が挙げられる。
エタノールあるいは水を抽出溶媒として用いた場合は、抽出溶媒が製品に残留しても毒性を示すおそれが低いため特に好ましい。
抽出は、室温ないし還流加熱下で、任意の抽出装置を用いて行なうことができる。
例えば、抽出溶媒を満たした処理槽に抽出原料を投入し、必要に応じてときどき撹拌して、可溶性成分を溶出させることで容易に抽出することができる。

【0019】

前記タンニン化合物は、市販品（例えば、富士化学株式会社製、川村通商株式会社製等）を用いてもよい。

【0020】

前記オキシカルボン酸塩は、１分子中にカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、と水酸基（−ＯＨ）とを有している公知のオキシカルボン酸の塩であれば、特に制限されることはない。
前記オキシカルボン酸は、一般的に、セメント水和物の凝結遅延剤として使用されているもの等が挙げられる。例えば、グルコン酸、オキシマロン酸、グルコヘプトン酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、乳酸、およびこれらのエステル、アミド、ニトリル等が挙げられる。
前記オキシカルボン酸塩としては、前記各カルボン酸のナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、ストロンチウム塩、バリウム塩等が挙げられる。
前記オキシカルボン酸塩としては、グルコン酸塩が、特に、セメントの水和発熱を抑制する効果が高いため好ましい。

【0021】

前記グルコン酸塩としては、例えば、グルコン酸ナトリウム、グルコン酸カルシウム、グルコン酸マグネシウム、グルコン酸カリウム等が挙げられ、中でも、グルコン酸ナトリウムが特に、水和発熱抑制性能が高く、且つ安価であるため好ましい。

【0022】

本実施形態のセメント組成物には、普通ポルトランドセメントが含まれる。
前記普通ポルトランドセメントは、例えば、ＪＩＳ Ｒ ５２１０に記載の普通ポルトランドセメントの規格に適合することが好ましい。
本実施形態のセメント組成物には、前記普通ポルトランドセメントの他に、必要に応じて、シリカフューム、高炉スラグ、フライアッシュ等が結合材として配合されていてもよい。

【0023】

本実施形態のセメント組成物における前記タンニン化合物の配合量は、前記普通ポルトランドセメント１００重量部に対して、０．２０重量部以上０．３０重量部以下、好ましくは、０．２２重量部以上０．２８重量部以下である。
前記範囲であれば、水和発熱を抑制すると同時に、セメント硬化体の硬化後の強度の低下を抑制できる。
尚、前記タンニン化合物の重量は、タンニン化合物を含む抽出物の絶乾重量換算の重量である。

【0024】

本実施形態のセメント組成物における前記オキシカルボン酸塩の配合量は、前記普通ポルトランドセメント１００重量部に対して、０．１０重量部以上０．２０重量部以下、好ましくは、０．１２重量部以上０．１８重量部以下である。
前記範囲であれば、水和発熱を抑制すると同時に、セメント硬化体の硬化後の強度の低下を抑制できる。

【0025】

本実施形態のセメント組成物は、必要に応じて凝結遅延剤、ＡＥ減水剤、消泡剤等が配合されていてもよい。

【0026】

本実施形態のセメント組成物を用いてセメント硬化体を作製するには、前記セメント組成物に、細骨材、粗骨材などの骨材、水等を混合し、硬化させる。
この場合、水セメント比は、例えば２０〜７０重量％、好ましくは２５〜５５重量％である。
本実施形態のセメント組成物を前記水セメント比において使用することで、水和発熱が抑制できると同時に、混合時に流動性を確保できる。

【0027】

前記骨材としては、公知の細骨材もしくは粗骨材のうちのいずれか一方、または、両方とも用いても良い。
前記粗骨材としては、例えば、砕石、川砂利、天然軽量粗骨材（パーライト、ヒル石等）、副産軽量粗骨材、人工軽量粗骨材、再生骨材等が挙げられる。
前記細骨材としては、例えば、川砂、山砂、海砂、天然軽量細骨材（パーライト、ヒル石等）等の天然細骨材や砕砂、人工軽量細骨材、高炉スラグ細骨材等の人工細骨材、副産軽量細骨材等が挙げられる。

【0028】

前記細骨材を混合する場合、その好ましい量は、前記普通ポルトランドセメント１００重量部に対して１００重量部〜３００重量部、好ましくは１２０重量部〜２８０重量部程度である。
前記粗骨材を混合する場合、その好ましい量は、前記普通ポルトランドセメント１００重量部に対して１５０重量部〜４５０重量部、好ましくは２００重量部〜３００重量部程度である。

【0029】

尚、本実施形態にかかるセメント組成物は以上のとおりであるが、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は前記説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【実施例】

【0030】

以下に実施例を示して、本発明にかかるセメント組成物についてさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
本実施例のセメント組成物は下記材料を表１に記載の配合割合で混合して得た。

普通ポルトランドセメント：商品名 普通ポルトランドセメント、住友大阪セメント社製
タンニン化合物（タラ抽出物）：商品名 タラタンニン酸、富士化学工業社製
タンニン化合物（五倍子加水分解性タンニン）：商品名 五倍子タンニン酸、富士化学工業社製
グルコン酸ナトリウム：純度９５％、関東化学社製

【0031】

前記セメント組成物を、下記の配合で混合して、コンクリート供試体を作製した。

コンクリート硬化体配合
Ｗ/Ｃ（水セメント比）：４５％
ｓ/ａ（細骨材率）：４３％
スランプ：１８．５ｃｍ
空気量：４．５％
高性能減水剤添加量：セメントに対して０．１５質量％

単位量（ｋｇ／ｍ³）
水：１７０
セメント組成物：３７８
細骨材：７４４
粗骨材：９９７

尚、高性能減水材は商品名：レオビルドＳＰ８ＳＢＳ（ＢＡＳＦ社製）、細骨材は鹿児島産の陸砂、粗骨材は笠間産の砕石を用いた。

【0032】

《断熱温度上昇試験》
表１に示す実施例１乃至５および比較例１乃至８のコンクリート供試体を、断熱状態にして中心部の温度を温度センサーで測定した。測定値を基に断熱温度上昇量を下記式（１）にあてはめ、近似曲線により各定数Ｋ、α、βを求めた。

Ｔ＝Ｋ（１−ｅｘｐ（−αｔ’））・・・（１）
ｔ’＝ｔβ
Ｔ＝材齢ｔ日における断熱温度上昇量（℃）
Ｋ＝最終断熱温度上昇量（℃）
α、β：実験定数

【0033】

前記定数αの値が小さいほど、水和発熱による温度上昇がゆるやかなことを示し、水和発熱抑制効果が高いことを示す。
前記定数αが０．５未満を良、０．５〜１．０をやや不良、１．０超を不良と判定した。
結果を表１に示す。

【0034】

《圧縮強度試験》
各実施例および比較例について、材齢７日、２８日、９１日における圧縮試験を行なった。
圧縮試験は、ＪＩＳ Ａ １１０８に記載の測定方法に準じて測定した。
すべての材齢の強度が比較例１の強度を上回った場合に良、すべての材齢で比較例１の強度を下回った場合を不良、それ以外をやや良、と判定した。

【0035】

【表1】

【0036】

表１に示すように、実施例は各比較例に比べて、水和発熱が抑制されると同時に、硬化後の強度も高かった。