特許 7597512 セメント組成物及び超高強度・低収縮モルタル組成物

(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】

(24)【登録日】2024-12-02

(45)【発行日】2024-12-10

(54)【発明の名称】セメント組成物及び超高強度・低収縮モルタル組成物

(51)【国際特許分類】

   C04B 28/04 20060101AFI20241203BHJP

   C04B 22/06 20060101ALI20241203BHJP

   C04B 22/08 20060101ALI20241203BHJP

   C04B 22/14 20060101ALI20241203BHJP

   C04B 24/26 20060101ALI20241203BHJP

【ＦＩ】

C04B28/04

C04B22/06 A

C04B22/08 A

C04B22/14 B

C04B24/26 E

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020036718

(22)【出願日】2020-03-04

(65)【公開番号】P2021138567

(43)【公開日】2021-09-16

【審査請求日】2023-01-16

【審判番号】

【審判請求日】2023-12-04

(73)【特許権者】

【識別番号】501173461

【氏名又は名称】太平洋マテリアル株式会社

(72)【発明者】

【氏名】中島 裕

(72)【発明者】

【氏名】中原 和彦

【合議体】

【審判長】宮澤 尚之

【審判官】河本 充雄

【審判官】増山 淳子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－２４８８２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－５９４７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

C04B 2/00-32/02

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

超高強度・低収縮モルタル組成物に用いるセメント組成物であって、
ポルトランドセメントと、下記の２種類のガラス質材料と、無水石膏とを含有し、
前記ポルトランドセメントが５０～８５質量％、下記シリケートガラス粉末が５～１５質量％、下記アルミノシリケートガラス粉末が５～１５質量％、前記無水石膏が１～１５質量％であって、
且つ、前記ポルトランドセメント１００質量部に対して、前記シリケートガラス粉末と前記アルミノシリケートガラス粉末と前記無水石膏の合計量が４２．８質量部以上９０質量部以下であるセメント組成物。
（１）ガラス化率が８０％以上であって、ガラス質部分の化学組成がＳｉＯ_２９０質量％以上であり、ＢＥＴ比表面積が１０～２５ｍ^２／ｇであるシリケートガラス粉末
（２）ガラス化率が８０％以上であって、ガラス質部分の化学組成がＡｌ_２Ｏ_３４０～５０質量％及びＳｉＯ_２５０～６０質量％であるアルミノシリケートガラス粉末

【請求項2】

請求項１に記載のセメント組成物、分散剤、骨材及び水を含有し、
前記セメント組成物１００質量部に対して、水が１８～３２質量部であって、材齢２８日の圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ^２を超え、且つ、ＪＩＳ Ａ １１２９に準拠した手法で測定した材齢２８日の収縮量が５２７×１０^－６以下であることを特徴とする超高強度・低収縮モルタル組成物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建設用途などに用いる超高強度モルタル・コンクリートに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、建設用途などにおいて使用されるセメントペースト・モルタル・コンクリート等に関し、シリカフューム等の超微粉末を添加して高強度性を付与する技術は既に知られている（例えば特許文献１参照）。現状では、シリカフューム微粉末を添加し、低水結合材比とすることによって、圧縮強度１００Ｎ／ｍｍ^２を超えるような超高強度コンクリートが設計されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００８－１５６１６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、高強度コンクリートでは、圧縮強度確保のためにセメント等の結合材量を増やさざるを得ず、水和等に伴う材令初期からの収縮を抑制することが困難であった。
本発明は、圧縮強度１００Ｎ／ｍｍ^２を超えるような超高強度モルタル・コンクリートであっても、十分な圧縮強度を維持したまま収縮量を抑制可能な、超高強度・低収縮モルタル組成物を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明者らは、鋭意検討した結果、ポルトランドセメントに対して、２種類の異なる組成のガラス質材料を併用することにより、圧縮強度１００Ｎ／ｍｍ^２を超えるような超高強度を維持したまま、初期の収縮を低減できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下の構成によって上記課題を解決したセメント組成物及び超高強度・低収縮モルタル組成物に関する。
［１］セメントと、下記の２種類のガラス質材料と、無水石膏とを含有するセメント組成物。（１）ガラス化率が８０％以上であって、ガラス質部分の化学組成がＳｉＯ_２９０質量％以上であるシリケートガラス粉末、（２）ガラス化率が８０％以上であって、ガラス質部分の化学組成がＡｌ_２Ｏ_３４０～５０質量％及びＳｉＯ_２５０～６０質量％であるアルミノシリケートガラス粉末
［２］前記セメント組成物、分散剤、骨材及び水を含有し、セメント組成物１００質量部に対して、水が１８～３２質量部である超高強度・低収縮モルタル組成物。

【発明の効果】

【0006】

本発明では、建設用途などに用いる超高強度モルタル・コンクリートに関し、圧縮強度１００Ｎ／ｍｍ^２を超えるような超高強度を維持したまま、初期の収縮を低減可能なセメント組成物及びそれを用いた超強度・低収縮モルタル組成物を提供することができる。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、本発明を具体的に説明する。
＜セメント組成物＞
本発明におけるセメント組成物は、セメントと、２種類のガラス質材料と、無水石膏とを含有する。

【0008】

本発明で用いるセメントとしては、ポルトランドセメント、混合セメント等が挙げられるが、強度発現性や収縮抑制の観点から、ポルトランドセメントであることが好ましい。セメントは一種を単独で使用してもよく、または二種以上を組み合わせて使用してもよい。

【0009】

本発明で用いるガラス質材料は、２種類の異なる組成のガラス質材料が使用される。
第１のガラス質材料（１）は、ガラス化率は８０％以上であって、ガラス質部分の化学組成がＳｉＯ_２９０質量％以上であるシリケートガラス粉末である。
高強度を確保する観点から、ガラス化率は８０％以上が必要であり、９０％以上であることがより好ましい。また、ガラス質部分の化学組成は、低収縮性を確保す観点から、ＳｉＯ_２９０質量％以上であることが必要であり、９５質量％以上であることが好ましい。このようなシリケートガラス粉末としては、シリカフューム等が該当する。シリケートガラス粉末の粉末度は、ＢＥＴ比表面積で１０～２５ｍ^２／ｇが好ましい。

【0010】

第２のガラス質材料（２）は、ガラス化率が８０％以上であって、ガラス質部分の化学組成がＡｌ_２Ｏ_３４０～５０質量％及びＳｉＯ_２５０～６０質量％であるアルミノシリケートガラス粉末である。
高強度を確保する観点から、ガラス化率は８０％以上が必要であり、９０％以上であることがより好ましい。また、ガラス質部分の化学組成は、Ａｌ_２Ｏ_３４０～５０質量％及びＳｉＯ_２５０～６０質量％であることが必要である。ＳｉＯ_２が５０質量％未満であると、ガラス化することが困難であり、またＡｌ_２Ｏ_３が４０質量％未満であると収縮が過大となる虞がある。このようなアルミノシリケートガラス粉末としては、メタカオリン等が該当する。アルミノシリケートガラス粉末の粉末度は、ＢＥＴ比表面積で６～１５ｍ^２／ｇが好ましい。

【0011】

本発明で用いる無水石膏としては、天然無水石膏、副生物として製造されるフッ酸無水石膏等、廃石膏ボードから製造される再生無水石膏等が挙げられる。無水石膏の形態としては、Ｉ型、II型、III型が挙げられるが、この中でII型無水石膏が好ましい。II型無水石膏を用いることによって、特に初期の収縮を抑制できる可能性がある。無水石膏の粉末度は、ブレーン比表面積で３０００～２００００ｃｍ^２／ｇが好ましい。

【0012】

本発明のセメント組成物における各構成材料の配合は、セメントが５０～８５質量％、ガラス質材料（１）が５～１５質量％、ガラス質材料（２）が５～１５質量％、無水石膏が１～１５質量％であることが好ましい。

【0013】

＜高強度・低収縮モルタル組成物＞
本発明における高強度・低収縮モルタル組成物は、上記セメント組成物、分散剤、骨材及び水を含有する。ここでモルタル組成物とは、骨材として粗骨材を使用したコンクリート組成物も含むものとする。

【0014】

本発明に用いる骨材としては、通常モルタル、コンクリートに用いる砕砂、川砂、海砂等の細骨材、砕石等の粗骨材を用いることができるが、強度発現性の観点より、骨材自体の圧縮強度が高いものを用いることが好ましく、圧縮強度の低い軽量骨材は除かれる。骨材の配合量としては、セメント組成物１００質量部に対して、８０～８００質量部が好ましい。

【0015】

本発明で用いる分散剤としては、通常モルタル、コンクリートに用いる各種減水剤を用いることができるが、高強度配合とした際に流動性確保が容易である点より、ポリカルボン酸塩系のものであることが好ましい。分散剤の添加量としては、セメント組成物１００質量部に対して、固形分換算で０．０５～１質量部が好ましい。

【0016】

本発明に用いる水は、水道水、地下水など、任意のものを用いることができる。水の配合量としては、高強度及び施工性確保の観点から、セメント組成物１００質量部に対して、１８～３２質量部が好ましく、２０～３０質量部がより好ましい。

【0017】

本発明の効果を損なわないものであれば、上記以外の成分を含有することができる。このような成分として、例えば、膨張材、収縮低減剤、消泡剤、ＡＥ剤、珪石粉や石灰石微粉末等の無機微粉末、繊維、顔料などが挙げられる。

【実施例】

【0018】

以下、本発明の実施例を比較例と共に示すが、本発明は記載した実施例に限定されるものではない。

【0019】

＜セメント組成物及びモルタル組成物の調製＞
表１の配合割合で、２０℃恒温度試験室内にて、ハンドミキサ（東芝製、回転速度１０００ｒｐｍ）で３分間混練し、試験用の試料を作製した。
以下に使用材料を示す。
なお、分散剤の添加量は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に従って測定したフロー値が１５０±２０ｍｍとなるよう調整した。
・セメント；普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
・ガラス質材料Ａ；ガラス化率；＞９５％、ガラス質部分のＳｉＯ_２；９５％（市販シリカフューム）
・ガラス質材料Ｂ；ガラス化率；９１％、ガラス質部分のＳｉＯ_２；５１％、ガラス質部分のＡｌ_２Ｏ_３；４７％
・ガラス質材料Ｃ；ガラス化率；８０％、ガラス質部分のＳｉＯ_２；５２％、ガラス質部分のＡｌ_２Ｏ_３；４３％
・ガラス質材料Ｄ；ガラス化率；８１％、ガラス質部分のＳｉＯ_２；６５％、ガラス質部分のＡｌ_２Ｏ_３；２０％
・ガラス質材料Ｅ；ガラス化率；４５％、ガラス質部分のＳｉＯ_２；５１％、ガラス質部分のＡｌ_２Ｏ_３；４３％
・石膏ａ；II型無水石膏（太平洋マテリアル社製、フッ酸無水石膏）
・石膏ｂ；III型無水石膏（ナコード社製、石膏ボード原料からの再生無水石膏）
・石膏ｃ；Ｉ型無水石膏（石膏ａを電気炉内で１２００℃で焼成して作製）
・骨材；ＪＩＳ Ｒ ５２０１ セメントの強さ試験用標準砂（セメント協会・研究所製）
・水；水道水
・分散剤；ポリカルボン酸系高性能減水剤コアフロー（太平洋マテリアル社製）

【0020】

【表1】

【0021】

＜評価試験＞
１）圧縮強度の測定
直径５ｃｍ×１０ｃｍの型枠に各モルタル組成物を充填し、２０℃の水槽内にて２８日間養生した後、ＪＩＳ Ａ １１０８に準拠して圧縮強度を測定した。
２）収縮量の測定
直径４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍの型枠に各モルタル組成物を充填し、２０℃湿空箱内に静置して２４時間後に脱型した後に、２０℃で６０％Ｒ．Ｈ．の恒温度試験室内にて試験体を静置し、２８日後にＪＩＳ Ａ １１２９に準拠した手法で収縮量を測定し、初期収縮の指標とした。

【0022】

＜試験結果＞
試験結果を表２に示す。本発明品では、圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ^２を超え、かつ、収縮量が抑制されていることが分かる。

【0023】

【表2】