JP2000281417A - 水硬性組成物 - Google Patents
水硬性組成物Info
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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- C04B22/08—Acids or salts thereof
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
- C04B2103/0068—Ingredients with a function or property not provided for elsewhere in C04B2103/00
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- Organic Chemistry (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】硫酸イオンのセメント分散剤におよぼす悪影響
を緩和し、さらに流動性を向上させ、強度向上効果を有
する水硬性組成物をえることを目的とする。 【解決手段】セメント、セメント分散剤および硫酸イオ
ンと実質的に不溶性塩を形成しない対イオンを有する一
価アニオンの水溶性塩よりなり、水と混合した際の一価
アニオンと硫酸イオンの当量比が0.3〜10となるよ
うにセメントと水溶性塩との配合比を調整したことを特
徴とする水硬性組成物、さらに、石灰石微粉末を含むこ
の水硬性組成物によって達成される。
を緩和し、さらに流動性を向上させ、強度向上効果を有
する水硬性組成物をえることを目的とする。 【解決手段】セメント、セメント分散剤および硫酸イオ
ンと実質的に不溶性塩を形成しない対イオンを有する一
価アニオンの水溶性塩よりなり、水と混合した際の一価
アニオンと硫酸イオンの当量比が0.3〜10となるよ
うにセメントと水溶性塩との配合比を調整したことを特
徴とする水硬性組成物、さらに、石灰石微粉末を含むこ
の水硬性組成物によって達成される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規な水硬性組成
物に関する。詳しくは、セメントを硬化成分とし、これ
にセメント分散剤を配合して流動性を持たせた水硬性組
成物において、該セメント分散剤による高流動化の発現
効果が優れ、且つ高強度の硬化体を得ることが可能な水
硬性組成物である。
物に関する。詳しくは、セメントを硬化成分とし、これ
にセメント分散剤を配合して流動性を持たせた水硬性組
成物において、該セメント分散剤による高流動化の発現
効果が優れ、且つ高強度の硬化体を得ることが可能な水
硬性組成物である。
【0002】
【従来の技術】従来、セメント分散剤は、水と混合後の
セメントの分散性を改良することにより、ワーカビリチ
ーの改良したり、また、得られる硬化体の強度の向上を
目的としてセメントに添加されてきた。最近では、セメ
ント分散剤として高性能AE減水剤が開発され、これを
添加して水と混合後のセメントスラリーの流動性が著し
く向上された水硬性組成物が提案されるに至っている。
上記の水硬性組成物は、その高流動性を利用してセルフ
レベリング材として使用され、水平な床面、基礎等の施
工に利用されている。
セメントの分散性を改良することにより、ワーカビリチ
ーの改良したり、また、得られる硬化体の強度の向上を
目的としてセメントに添加されてきた。最近では、セメ
ント分散剤として高性能AE減水剤が開発され、これを
添加して水と混合後のセメントスラリーの流動性が著し
く向上された水硬性組成物が提案されるに至っている。
上記の水硬性組成物は、その高流動性を利用してセルフ
レベリング材として使用され、水平な床面、基礎等の施
工に利用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記セ
メントとセメント分散剤とよりなる水硬性組成物におい
て、ポルトランドセメントのようにセメントが石膏を含
有する場合、セメント分散剤を添加することによる流動
性の改良効果が阻害され、その効果を十分に発揮するに
は、その添加量を増加させなければならない。そして、
セメント分散剤を多量に添加された水硬性組成物は、流
動性はある程度向上するものの、依然として低く、ま
た、硬化体の強度の低減をも招くという問題を有するこ
とが、本発明者の実験によって確認された。
メントとセメント分散剤とよりなる水硬性組成物におい
て、ポルトランドセメントのようにセメントが石膏を含
有する場合、セメント分散剤を添加することによる流動
性の改良効果が阻害され、その効果を十分に発揮するに
は、その添加量を増加させなければならない。そして、
セメント分散剤を多量に添加された水硬性組成物は、流
動性はある程度向上するものの、依然として低く、ま
た、硬化体の強度の低減をも招くという問題を有するこ
とが、本発明者の実験によって確認された。
【0004】特に、セメント分散剤として、ポリカルボ
ン酸系セメント分散剤のようにポリエチレングリコール
鎖を有する化合物を使用した場合には、上記流動性の低
下傾向が著しい。
ン酸系セメント分散剤のようにポリエチレングリコール
鎖を有する化合物を使用した場合には、上記流動性の低
下傾向が著しい。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
を解決するため、鋭意研究を重ねた結果、セメント分散
剤に悪影響を及ぼす因子が、石膏やセメント用混和剤等
によって系内に供給される硫酸イオンにあるという知見
を得た。そして、かかる知見に基づいて、更に研究を重
ねた結果、硫酸イオンと実質的に不溶性塩を形成しない
カチオンと一価アニオンとの水溶性塩を添加することに
より、該一価アニオンの何らかの作用によりセメント分
散剤に働く硫酸イオンの作用が緩和されること、また、
セメント及びセメント分散剤とよりなる水硬組成物を水
と混合した際に解離する硫酸イオンに対して、該一価ア
ニオンを特定量存在させることにより、上記効果と共
に、得られる水硬性組成物の水硬後の強度発現も著しく
向上することを見い出し、本発明を解決するに至った。
を解決するため、鋭意研究を重ねた結果、セメント分散
剤に悪影響を及ぼす因子が、石膏やセメント用混和剤等
によって系内に供給される硫酸イオンにあるという知見
を得た。そして、かかる知見に基づいて、更に研究を重
ねた結果、硫酸イオンと実質的に不溶性塩を形成しない
カチオンと一価アニオンとの水溶性塩を添加することに
より、該一価アニオンの何らかの作用によりセメント分
散剤に働く硫酸イオンの作用が緩和されること、また、
セメント及びセメント分散剤とよりなる水硬組成物を水
と混合した際に解離する硫酸イオンに対して、該一価ア
ニオンを特定量存在させることにより、上記効果と共
に、得られる水硬性組成物の水硬後の強度発現も著しく
向上することを見い出し、本発明を解決するに至った。
【0006】即ち、本発明は、セメント、セメント分散
剤及び硫酸イオンと実質的に不溶性塩を形成しないカチ
オンと一価アニオンとの水溶性塩よりなり、水と混合し
た際の一価アニオン(X-)と硫酸イオン(SO4 2-)と
の当量比([X-]/[SO4 2-])が0.3〜10とな
るように上記水溶性塩の配合量を調整したことを特徴と
する水硬性組成物である。
剤及び硫酸イオンと実質的に不溶性塩を形成しないカチ
オンと一価アニオンとの水溶性塩よりなり、水と混合し
た際の一価アニオン(X-)と硫酸イオン(SO4 2-)と
の当量比([X-]/[SO4 2-])が0.3〜10とな
るように上記水溶性塩の配合量を調整したことを特徴と
する水硬性組成物である。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明において、セメントは公知
の組成を有するものが特に制限なく使用される。好適な
組成を例示すれば、凝結成分としてC3A(3CaO・
Al2O3)を2〜20重量%含有するものが挙げられ
る。かかる組成を有するものは、硫酸イオンの存在によ
り、高強度の硬化体を得ることが可能である。上記セメ
ントは、硫酸イオンの供給源として、石膏を2〜6.5
重量%含有するものが好ましい。
の組成を有するものが特に制限なく使用される。好適な
組成を例示すれば、凝結成分としてC3A(3CaO・
Al2O3)を2〜20重量%含有するものが挙げられ
る。かかる組成を有するものは、硫酸イオンの存在によ
り、高強度の硬化体を得ることが可能である。上記セメ
ントは、硫酸イオンの供給源として、石膏を2〜6.5
重量%含有するものが好ましい。
【0008】また、上記セメントは、他の成分として、
一般に、C3S(3CaO・SiO2)、C2S(2Ca
O・SiO2)、C4AF(3CaO・Al2O3・Fe2
O3)等の公知の成分を含有する。
一般に、C3S(3CaO・SiO2)、C2S(2Ca
O・SiO2)、C4AF(3CaO・Al2O3・Fe2
O3)等の公知の成分を含有する。
【0009】好適なセメントを例示すれば、ポルトラン
ドセメントが挙げられる。一般に、上記ポルトランドセ
メントの組成は、C3A2〜20重量%、C3S30〜7
0重量%、C2S5〜55重量%、C4AF5〜15重量
%及び石膏2〜6.5重量%よりなる成分を合計100
重量%となるように調製される。
ドセメントが挙げられる。一般に、上記ポルトランドセ
メントの組成は、C3A2〜20重量%、C3S30〜7
0重量%、C2S5〜55重量%、C4AF5〜15重量
%及び石膏2〜6.5重量%よりなる成分を合計100
重量%となるように調製される。
【0010】本発明の水硬性組成物においては、上記石
膏に起因する硫酸イオンを含め、水と混合した際に解離
する硫酸イオンの濃度は、水硬性組成物100gを50
ccの水に混合した際の濃度で、0.5〜20g/l、
好ましくは、1.5〜3g/lの範囲にあることが、水
硬性組成物によって得られる硬化体の凝結時間の制御お
よび強度を高めるために好ましい。上記の硫酸イオンの
供給は、石膏による他、必要に応じて、セメントに添加
される硫酸カリウム等の強度発現用の混和材などによっ
て供給される。
膏に起因する硫酸イオンを含め、水と混合した際に解離
する硫酸イオンの濃度は、水硬性組成物100gを50
ccの水に混合した際の濃度で、0.5〜20g/l、
好ましくは、1.5〜3g/lの範囲にあることが、水
硬性組成物によって得られる硬化体の凝結時間の制御お
よび強度を高めるために好ましい。上記の硫酸イオンの
供給は、石膏による他、必要に応じて、セメントに添加
される硫酸カリウム等の強度発現用の混和材などによっ
て供給される。
【0011】また、本発明において、セメント分散剤
は、公知のものが特に制限なく使用される。そのうち、
高性能減水剤、流動化剤、高性能AE減水剤として知ら
れるセメント分散剤に対して効果的であり、好適に使用
される。具体的には、ポリエチレングリコール鎖を有す
るものが挙げられる。
は、公知のものが特に制限なく使用される。そのうち、
高性能減水剤、流動化剤、高性能AE減水剤として知ら
れるセメント分散剤に対して効果的であり、好適に使用
される。具体的には、ポリエチレングリコール鎖を有す
るものが挙げられる。
【0012】上記のセメント分散剤の中でも、特に、ポ
リエチレングリコール鎖を有する化合物であるポリカル
ボン酸系分散剤は、後で詳細に説明する硫酸イオンと一
価アニオンとの比を調整することによる効果が顕著であ
り、本発明において好適に使用される。
リエチレングリコール鎖を有する化合物であるポリカル
ボン酸系分散剤は、後で詳細に説明する硫酸イオンと一
価アニオンとの比を調整することによる効果が顕著であ
り、本発明において好適に使用される。
【0013】本発明において、セメントに対するセメン
ト分散剤の配合割合は、公知の範囲が特に制限なく適用
される。一般には、セメント100重量部に対して、セ
メント分散剤0.1〜3.5重量部、好ましくは、0.
5〜2.5重量部である。
ト分散剤の配合割合は、公知の範囲が特に制限なく適用
される。一般には、セメント100重量部に対して、セ
メント分散剤0.1〜3.5重量部、好ましくは、0.
5〜2.5重量部である。
【0014】本発明の水硬性組成物の特徴は、上記セメ
ントとセメント分散剤との組成に、硫酸イオンと実質的
に不溶性塩を形成しないカチオンと一価アニオンとの水
溶性塩を配合した点にある。即ち、一価アニオンを上記
水溶性塩の形で配合することにより、水硬性組成物を水
と混合した際のpH及び硫酸イオンの濃度を変化させず
に上記一価アニオンを存在させることができ、該一価ア
ニオンの作用により、硫酸イオンがセメント分散剤の分
散性を阻害することを極めて効果的に防止することがで
きる。
ントとセメント分散剤との組成に、硫酸イオンと実質的
に不溶性塩を形成しないカチオンと一価アニオンとの水
溶性塩を配合した点にある。即ち、一価アニオンを上記
水溶性塩の形で配合することにより、水硬性組成物を水
と混合した際のpH及び硫酸イオンの濃度を変化させず
に上記一価アニオンを存在させることができ、該一価ア
ニオンの作用により、硫酸イオンがセメント分散剤の分
散性を阻害することを極めて効果的に防止することがで
きる。
【0015】上記水溶性塩として具体的な化合物を例示
すれば、塩化カリウム、塩化ナトリウム等のハロゲン化
アルカリ、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等の硝酸アル
カリ等が挙げられる。
すれば、塩化カリウム、塩化ナトリウム等のハロゲン化
アルカリ、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等の硝酸アル
カリ等が挙げられる。
【0016】上記ハロゲン化アルカリとして、セメント
製造用キルンの原料供給側に設けられる塩素バイパスか
ら抽気されるガスより回収される、塩化カリウムを主成
分とするダスト(以下、塩素バイパスダストという)を
使用することは、廃棄物の有効利用の点から好ましい態
様である。
製造用キルンの原料供給側に設けられる塩素バイパスか
ら抽気されるガスより回収される、塩化カリウムを主成
分とするダスト(以下、塩素バイパスダストという)を
使用することは、廃棄物の有効利用の点から好ましい態
様である。
【0017】従来、塩素バイパスダストのセメントへの
利用方法として、これをスラグセメント、フライアッシ
ュセメントに添加した組成が提案されている。しかしな
がら、かかる組成において、塩素バイパスダストは、硬
化体の初期強度を向上せしめるために添加されるもので
あり、セメント分散剤の存在下における、硫酸イオンに
対する一価アニオンの作用について何ら示唆するもので
はない。
利用方法として、これをスラグセメント、フライアッシ
ュセメントに添加した組成が提案されている。しかしな
がら、かかる組成において、塩素バイパスダストは、硬
化体の初期強度を向上せしめるために添加されるもので
あり、セメント分散剤の存在下における、硫酸イオンに
対する一価アニオンの作用について何ら示唆するもので
はない。
【0018】本発明において、前記水溶性塩は、水と混
合した際の一価アニオン(X-)と硫酸イオン(S
O4 2-)との当量比([X-]/[SO4 2-])が0.3
〜10、好ましくは、0.5〜3となるようにセメント
との配合比を調整することが必要である。
合した際の一価アニオン(X-)と硫酸イオン(S
O4 2-)との当量比([X-]/[SO4 2-])が0.3
〜10、好ましくは、0.5〜3となるようにセメント
との配合比を調整することが必要である。
【0019】即ち、上記配合比が0.3より小さい場
合、一価アニオンを存在させることによる流動性の改良
効果が十分得られず、10を超える場合は、強度発現性
が低下し、本発明の目的を達成することができない。
合、一価アニオンを存在させることによる流動性の改良
効果が十分得られず、10を超える場合は、強度発現性
が低下し、本発明の目的を達成することができない。
【0020】尚、本発明において、水硬性組成物の水と
の混合後の各イオン濃度の測定は、硬化前の上記混合物
より、遠心分離等の手段によって液相を分離し、これを
イオンクロマトグラフによって分析することによって行
うことができる。
の混合後の各イオン濃度の測定は、硬化前の上記混合物
より、遠心分離等の手段によって液相を分離し、これを
イオンクロマトグラフによって分析することによって行
うことができる。
【0021】本発明において、得られる水硬性組成物の
流動性をより向上せしめるために、石灰石微粉末を配合
することが好ましい。この石灰石微粉末は、CaCO3
の組成を有する、粉末度250〜1000m2/kgの
粉末が好適に使用される。好ましくは、粉末度300〜
700m2/kgの粉末が好適に使用される。また、石
灰微粉末の配合割合は、セメント100重量部に対し
て、3〜50重量部、好ましくは、5〜20重量部が好
ましい。
流動性をより向上せしめるために、石灰石微粉末を配合
することが好ましい。この石灰石微粉末は、CaCO3
の組成を有する、粉末度250〜1000m2/kgの
粉末が好適に使用される。好ましくは、粉末度300〜
700m2/kgの粉末が好適に使用される。また、石
灰微粉末の配合割合は、セメント100重量部に対し
て、3〜50重量部、好ましくは、5〜20重量部が好
ましい。
【0022】本発明において、セメントに対するセメン
ト分散剤、水溶性塩及び必要に応じて配合される石灰石
微粉末の配合方法および配合時期は、最終的に水と混合
した時点で上記成分の組成となっていれば、特に制限さ
れない。
ト分散剤、水溶性塩及び必要に応じて配合される石灰石
微粉末の配合方法および配合時期は、最終的に水と混合
した時点で上記成分の組成となっていれば、特に制限さ
れない。
【0023】本発明の水硬性組成物には、本発明の効果
を著しく低下させない範囲で、他の任意の添加剤を配合
することができる。例えば、細骨材、粗骨材等の骨材、
粉体系材料等が挙げられる。
を著しく低下させない範囲で、他の任意の添加剤を配合
することができる。例えば、細骨材、粗骨材等の骨材、
粉体系材料等が挙げられる。
【0024】
【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例によりさら
に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。
に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。
【0025】実施例1〜4及び比較例1 石膏を4.5重量%含有する普通ポルトランドセメント
に、混和材として硫酸カリウムを上記普通ポルトランド
セメントに対してSO3換算で1重量%配合してSO4 2-
を調整した。上記組成に塩化カリウムを、水との混合後
の一価アニオンである塩素イオン(Cl-)と硫酸イオ
ン(SO4 2-)との当量比[Cl-]/[SO4 2-]が表
1に示す比となるように調整して、水−セメント比30
%となるように水と混合した。
に、混和材として硫酸カリウムを上記普通ポルトランド
セメントに対してSO3換算で1重量%配合してSO4 2-
を調整した。上記組成に塩化カリウムを、水との混合後
の一価アニオンである塩素イオン(Cl-)と硫酸イオ
ン(SO4 2-)との当量比[Cl-]/[SO4 2-]が表
1に示す比となるように調整して、水−セメント比30
%となるように水と混合した。
【0026】次いで、セメント分散剤として、ポリカル
ボン酸系分散剤(デンカグレース(株)社製、商品名:
SUPER−200)を上記普通ポルトランドセメント
100重量部に対して表1に示す割合で添加して、本発
明の水硬性組成物を構成し、モルタルミキサーにより3
分間練り混ぜた。
ボン酸系分散剤(デンカグレース(株)社製、商品名:
SUPER−200)を上記普通ポルトランドセメント
100重量部に対して表1に示す割合で添加して、本発
明の水硬性組成物を構成し、モルタルミキサーにより3
分間練り混ぜた。
【0027】前記セメントへの注水から30分後の流動
性を、JASS 15 M-103(セルフレベリング材の品質基
準)に準じ、そのペーストフロー値によって流動性を評
価した。
性を、JASS 15 M-103(セルフレベリング材の品質基
準)に準じ、そのペーストフロー値によって流動性を評
価した。
【0028】また、強度発現の評価は、モルタルの圧縮
強度によって評価した。この試験は、モルタルをJIS R5
202に準じて作製し、20℃湿空条件下で水和反応さ
せ、24時間後に脱型し、その後さらに、湿空条件下で
水和反応させた。圧縮強度試験は、水和反応時間1、
3、7、28日で、JIS R5202に準じて行った。
強度によって評価した。この試験は、モルタルをJIS R5
202に準じて作製し、20℃湿空条件下で水和反応さ
せ、24時間後に脱型し、その後さらに、湿空条件下で
水和反応させた。圧縮強度試験は、水和反応時間1、
3、7、28日で、JIS R5202に準じて行った。
【0029】結果を表1に示す。
【0030】
【表1】
【0031】実施例5 実施例2の組成において、更に、普通ポルトランドセメ
ント100重量部に対して、石灰石微粉末を10重量部
添加した以外は、同様にして水硬性組成物を構成し、実
施例1と同様にして流動性及び圧縮強度を測定した。結
果を表2に示す。
ント100重量部に対して、石灰石微粉末を10重量部
添加した以外は、同様にして水硬性組成物を構成し、実
施例1と同様にして流動性及び圧縮強度を測定した。結
果を表2に示す。
【0032】
【表2】
【0033】実施例6 実施例5において、水溶性塩として塩化カリウムを主成
分とする塩素バイパスダストを使用して[Cl-]/
[SO4 2-]を調整した以外は、同様にして水硬性組成
物を構成し、実施例1と同様にして流動性及び圧縮強度
を測定した。結果を表3に示す。
分とする塩素バイパスダストを使用して[Cl-]/
[SO4 2-]を調整した以外は、同様にして水硬性組成
物を構成し、実施例1と同様にして流動性及び圧縮強度
を測定した。結果を表3に示す。
【0034】
【表3】
【0035】上記結果から明らかなように、硫酸イオン
により、セメントペーストの流動性が低下するが、硫酸
イオンと実質的に不溶性塩を形成しない対イオンを有す
る一価アニオンの水溶性塩が共存することでセメントペ
ーストの流動性低下が緩和された。
により、セメントペーストの流動性が低下するが、硫酸
イオンと実質的に不溶性塩を形成しない対イオンを有す
る一価アニオンの水溶性塩が共存することでセメントペ
ーストの流動性低下が緩和された。
【0036】また、石灰石微粉末を併用することによ
り、流動性を向上させる効果が認められた。
り、流動性を向上させる効果が認められた。
【0037】更に、流動性向上効果と強度向上効果は、
硫酸イオンと実質的に不溶性塩を形成しない対イオンを
有する一価アニオンの水溶性塩と石灰石微粉末添加量を
調整することにより得られた。
硫酸イオンと実質的に不溶性塩を形成しない対イオンを
有する一価アニオンの水溶性塩と石灰石微粉末添加量を
調整することにより得られた。
【0038】
【発明の効果】以上の説明より理解されるように、本発
明によれば、セメント中における硫酸イオンの作用によ
る強度の向上効果を低下させずに、当該硫酸イオンのセ
メント分散剤におよぼす悪影響である流動性の低下を緩
和することができる。
明によれば、セメント中における硫酸イオンの作用によ
る強度の向上効果を低下させずに、当該硫酸イオンのセ
メント分散剤におよぼす悪影響である流動性の低下を緩
和することができる。
【0039】従って、本発明の水硬性組成物は、高流動
性を有するセルフレベリング剤として極めて有用であり
る。また、混合する水の量を減少させることにより、極
めて高強度の硬化体を得ることも可能である。
性を有するセルフレベリング剤として極めて有用であり
る。また、混合する水の量を減少させることにより、極
めて高強度の硬化体を得ることも可能である。
【0040】また、本発明において、さらに石灰石微粉
末を併用することにより、流動性をより向上させる効果
を有する。
末を併用することにより、流動性をより向上させる効果
を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C04B 24:26 14:28) 111:62 Fターム(参考) 4G012 PB08 PB09 PB10 PB32 PC03 PC11 PC12
Claims (3)
- 【請求項1】 セメント、セメント分散剤及び硫酸イオ
ンと実質的に不溶性塩を形成しないカチオンと一価アニ
オンとの水溶性塩よりなり、水と混合した際の一価アニ
オン(X-)と硫酸イオン(SO4 2-)との当量比([X
-]/[SO4 2-])が0.3〜10となるように上記水
溶性塩の配合量を調整したことを特徴とする水硬性組成
物。 - 【請求項2】 石灰石微粉末を含有する請求項1記載の
水硬性組成物。 - 【請求項3】 石灰石微粉末をセメント100重量部に
対して3〜50重量部の割合で含有する請求項2記載の
水硬性組成物。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1999
- 1999-03-31 JP JP11091765A patent/JP2000281417A/ja active Pending
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