JP2001089204A - Binder for inorganic material and cement composition - Google Patents

Binder for inorganic material and cement composition

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JP2001089204A
JP2001089204A JP26745399A JP26745399A JP2001089204A JP 2001089204 A JP2001089204 A JP 2001089204A JP 26745399 A JP26745399 A JP 26745399A JP 26745399 A JP26745399 A JP 26745399A JP 2001089204 A JP2001089204 A JP 2001089204A
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cement
binder
inorganic material
mechanical energy
cement composition
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JP26745399A
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Makoto Kitamura
真 北村
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Sekisui Chemical Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04Portland cements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/30Oxides other than silica
    • C04B14/303Alumina

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a binder for an inorganic material, which is controlled in the solubility of calcium ion and aluminum ion to water, and a cement composition capable of obtaining a hardened body excellent in dimensional stability and durability, and having high hardening speed. SOLUTION: The binder for the inorganic material is composed of a mixture of activated powder obtained by applying 0.5-30 kwh/kg mechanical energy to aluminum hydrate having a porous structure having 0.01-1.0 cm3/g porosity with a calcium compound and the cement composition is prepared by containing the binder for the inorganic material and cement.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、水へのカルシウム
イオン、アルミニウムイオンの溶解性が最適に制御され
た無機材用結合材及び、得られる硬化体の耐久性や寸法
安定性に優れ、かつ硬化速度の速いセメント組成物に関
する。
The present invention relates to a binder for inorganic materials in which the solubility of calcium ions and aluminum ions in water is optimally controlled, and to provide a cured product having excellent durability and dimensional stability, and The present invention relates to a cement composition having a high setting speed.

【0002】[0002]

【従来の技術】セメントを用いて工事を行う場合におい
ては、工期の短縮や緊急工事等のために、硬化速度の速
いセメントが望まれている。また、セメントを用いた工
業製品の製造をする工場においては、出荷までの期間の
短縮、養生設備や養生設備の簡略化のために、硬化速度
の速いセメントが望まれている。硬化速度の速い速硬化
セメントとしては従来、超速硬性セメントが知られてお
り、このセメントは、例えばジェットセメントの商品名
で秩父小野田社から市販されておりエトリンガイトを早
期に形成することで硬化速度を速めている(特開昭47
−34519号公報)。
2. Description of the Related Art When a construction is performed using cement, a cement having a high curing speed is desired in order to shorten the construction period and urgent construction. Further, in a factory that manufactures industrial products using cement, a cement having a high curing speed is desired in order to shorten a period until shipment and to simplify curing equipment and curing equipment. Conventionally, as a fast setting cement having a high setting speed, an ultra-fast setting cement is conventionally known.This cement is commercially available from Chichibu Onoda Co., Ltd. under the trade name of jet cement, for example, and the setting speed is increased by forming ettringite at an early stage. (Japanese Patent Laid-Open No. 47
-34519).

【0003】しかしこのエトリンガイトは、形成時に膨
張性を有すること、エトリンガイト中の結晶水が通常の
セメント水和物の結晶水よりも低温で脱離すること、未
水和のカルシウムアルミネートと反応して強度発現性の
低いモノサルフェート水和物に変化すること等の特性が
ある。従って、エトリンガイトを含むセメント硬化体は
耐久性や寸法安定性に問題があった。エトリンガイトを
形成しないが硬化速度の早いセメントとして、特開平1
0−182203号公報には、結晶水を有するアルミニ
ウム化合物に機械的エネルギーを加えた粉体と結晶水を
有するカルシウム化合物からなる無機質粉体が添加され
たセメントが開示されている。
However, this ettringite has a swelling property at the time of formation, water of crystallization in ettringite desorbs at a lower temperature than water of crystallization of ordinary cement hydrate, and reacts with unhydrated calcium aluminate. And changes to a monosulfate hydrate having low strength. Therefore, the cured cement containing ettringite has problems in durability and dimensional stability. As a cement which does not form ettringite but has a high curing speed,
Japanese Patent Publication No. 0-182203 discloses a cement in which a powder obtained by adding mechanical energy to an aluminum compound having water of crystallization and an inorganic powder composed of a calcium compound having water of crystallization are added.

【0004】しかしながら、上記公報記載の粉体を製造
するには比較的多量の機械的エネルギーを付与すること
が必要であり、生産性という点では必ずしも満足し得る
方法ではなった。
However, it is necessary to apply a relatively large amount of mechanical energy to produce the powder described in the above-mentioned publication, and this is not always a satisfactory method in terms of productivity.

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な従来のセメント等に関する問題点を解決するためにな
されたもので、従来よりも低エネルギー量で生産性良く
得られる、カルシウムイオン及びアルミニウムイオンの
水への溶解性が制御された無機材用結合材、及びセメン
ト組成物を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems relating to the conventional cements and the like. An object of the present invention is to provide a binder for an inorganic material in which solubility of aluminum ions in water is controlled, and a cement composition.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明
は、空孔量が0.01〜1CC/gの多孔質構造を有す
る、アルミニウム水和物から得られた粉体に、少なくと
も0. 1kWh/kgの機械的エネルギーを作用させて
得られた活性粉体と、カルシウム化合物との混合物より
なることを特徴とする無機材用結合材である。
According to the present invention, there is provided a powder obtained from aluminum hydrate having a porous structure having a porosity of 0.01 to 1 CC / g. A binder for an inorganic material, comprising a mixture of an active powder obtained by applying mechanical energy of 1 kWh / kg and a calcium compound.

【0006】又、請求項2記載の本発明は、上記多孔質
構造を有する、アルミニウム水和物から得られた粉体
が、アルミニウム水和物を200〜600℃の温度域で
加熱処理して得られたものである請求項1に記載の無機
材用結合材である。
According to the present invention, the powder obtained from the aluminum hydrate having the porous structure is obtained by subjecting the aluminum hydrate to a heat treatment in a temperature range of 200 to 600 ° C. The binder for an inorganic material according to claim 1, which is obtained.

【0007】又、請求項3記載の本発明は、アルミニウ
ム水和物がギプサイトであることを特徴とする請求項1
又は2に記載の無機材用結合材である。
According to a third aspect of the present invention, the aluminum hydrate is gypsite.
Or the binder for inorganic material according to 2.

【0008】又、請求項4記載の本発明は、カルシウム
化合物が、水酸化カルシウム又は酸化カルシウムである
請求項1〜3いづれか1項に記載の無機材用結合材であ
る。又、請求項5記載の本発明は、セメントと、請求項
1〜4いづれか1項に記載の無機材用結合材とを含有し
てなることを特徴とするセメント組成物である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the binder for inorganic material according to any one of the first to third aspects, wherein the calcium compound is calcium hydroxide or calcium oxide. According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a cement composition comprising a cement and the binder for an inorganic material according to any one of the first to fourth aspects.

【0009】本発明において、上記アルミニウム水和物
は、結晶水を有するものであれば特に限定されず、例え
ば、水酸化アルミニウム(ギプサイト、バイヤライト、
ベーマイト)やアルミニウム水和物を含有する粘土鉱物
(カオリナイト、モンモリロナイト、ハロサイト、パイ
ロフィライト)等を好適に用いることが出来、工業的に
大量に生産され比較的安価な点と特性の総合的観点か
ら、ギプサイトが最も好ましく用いられる。
In the present invention, the above-mentioned aluminum hydrate is not particularly limited as long as it has water of crystallization, and examples thereof include aluminum hydroxide (gypsite, bayerite,
Boehmite) and clay minerals containing aluminum hydrate (kaolinite, montmorillonite, halosite, pyrophyllite) and the like can be suitably used. From the viewpoint of gypsum, gypsite is most preferably used.

【0010】上記空孔量が0.01〜1CC/gの多孔
質構造を有する、アルミニウム水和物から得られた粉体
は、アルミニウム水和物が含有する水酸基の脱水温度以
上で熱処理することにより得られる。例えば、請求項2
に記載の如く、好ましくは、アルミニウム水和物を20
0〜600℃の温度域で加熱処理して得られる。
The powder obtained from aluminum hydrate, having a porous structure having a porosity of 0.01 to 1 CC / g, is heat-treated at a temperature equal to or higher than the dehydration temperature of the hydroxyl group contained in aluminum hydrate. Is obtained by For example, claim 2
Preferably, the aluminum hydrate is 20
It is obtained by performing a heat treatment in a temperature range of 0 to 600 ° C.

【0011】熱処理温度が200℃未満であるとアルミ
ニウム水和物の結晶水が脱水しないため、その後に機械
的エネルギーを作用させた際に非晶質化反応が進みにく
くなり、機械的エネルギーが多量に必要となってくる。
又、多量のエネルギー付与を作用させる際の長時間に渡
る機械的処理は、再結晶化等の不具合点も生じる。又、
600℃を超えると、アルミニウム水和物の結晶水の脱
水量が多くなり過ぎるため、機械的エネルギーを作用さ
せた際の反応性が低下する。
If the heat treatment temperature is lower than 200 ° C., the water of crystallization of aluminum hydrate does not dehydrate, so that when mechanical energy is applied thereafter, the amorphization reaction hardly proceeds and a large amount of mechanical energy is generated. Is needed.
In addition, mechanical treatment for a long time when applying a large amount of energy gives problems such as recrystallization. or,
If the temperature exceeds 600 ° C., the amount of dehydration of the water of crystallization of aluminum hydrate becomes too large, and the reactivity when mechanical energy is applied decreases.

【0012】上記温度範囲で熱処理することにより、ア
ルミニウム水和物に上記特定の空孔量の多孔質構造を付
与することが出来、機械的エネルギーの付与を少なくし
ても本発明の上記目的を達成する無機材用結合材を得る
ことが出来る。また、予めこの様な熱処理を行って多孔
質構造を有するようにした活性アルミナ、活性白土を用
いてもよい。
By performing the heat treatment in the above-mentioned temperature range, the aluminum hydrate can be provided with the porous structure having the above-mentioned specific porosity, and the above-mentioned object of the present invention can be achieved even when the application of mechanical energy is reduced. It is possible to obtain a binder for an inorganic material to achieve. Activated alumina or activated clay which has been subjected to such a heat treatment in advance to have a porous structure may be used.

【0013】空孔量としては、上記の如く0.01〜1
CC/gに限定される。空孔量が0.01CC/gより
少ないと、機械的エネルギーを作用させた際に非晶質化
反応が進みにくいので、優れた反応性を得るためにはか
なりの時間を要し、この様な長時間に渡る機械的活性化
処理は、材料の温度の増加により十分な冷却なしに機械
的活性化を行うと再結晶化を伴い反応性が失われるとい
う問題が生じるからである。逆に、空孔量を1CC/g
以上にしようとすると、より多くの水酸基の脱水が必要
であり、この際に化学的に安定なアルミナ結晶が生成す
るため、非晶質化反応が進みにくなる。より好ましい空
孔量は、0.05〜0.5CC/gである。
The amount of vacancy is 0.01 to 1 as described above.
Limited to CC / g. If the amount of vacancies is less than 0.01 CC / g, the amorphization reaction hardly proceeds when mechanical energy is applied, so that it takes a considerable amount of time to obtain excellent reactivity. This is because mechanical activation treatment for a long period of time causes a problem in that if mechanical activation is performed without sufficient cooling due to an increase in the temperature of the material, reactivity is lost due to recrystallization. Conversely, the vacancy amount is 1 CC / g
In this case, more hydroxyl groups need to be dehydrated. At this time, chemically stable alumina crystals are generated, and the amorphization reaction is difficult to proceed. A more preferable vacancy amount is 0.05 to 0.5 CC / g.

【0014】上記カルシウム化合物としては、特に限定
されず、結晶水の有無を問わない。具体的には、水酸化
カルシウム(Ca(OH)2 )、酸化カルシウム(CaO )、カ
ルシウムシリケート(C3S、C2S)、塩化カルシウム
などが好適に用いられ、また、セメントの形態でも好適
に用いられ、工業原料として安価で溶解性に優れる水酸
化カルシウム及び酸化カルシウムが最も好ましく用いら
れる。
The calcium compound is not particularly limited, and may or may not be water of crystallization. Specifically, calcium hydroxide (Ca (OH) 2), calcium oxide (CaO), calcium silicate (C3S, C2S), calcium chloride and the like are suitably used, and also preferably used in the form of cement. Calcium hydroxide and calcium oxide which are inexpensive and excellent in solubility are most preferably used as industrial raw materials.

【0015】上記水和物及びカルシウム化合物の粒径は
特に限定されないが、セメントへの分散性の観点から、
平均粒径0. 1〜50μmが好ましい。
The particle size of the hydrate and calcium compound is not particularly limited, but from the viewpoint of dispersibility in cement,
The average particle size is preferably from 0.1 to 50 μm.

【0016】上記アルミニウム水和物から得られた多孔
質の粉体にそれぞれ個別に作用させる上記機械的エネル
ギーとしては特に限定されず、たとえば、圧縮力、剪断
力、衝撃力、摩擦力等によるエネルギーが挙げられる。
上記機械的エネルギーを作用させる方法としては特に限
定されず、例えば、粉砕を目的として一般に使用されて
いる粉砕装置を用いて行うことが出来る。このような粉
砕装置としては、例えば、ボールミル、振動ミル、遊星
ミル、媒体撹拌型ミル等の衝撃、摩擦、圧縮、剪断等が
複合したボール媒体ミル;ローラーミル;乳鉢等が挙げ
られる。また、衝撃、摩砕が主であるジェット粉砕装置
を使用することも可能である。これらのうち、機構的に
上記混合物に有効に機械的エネルギーを付与することが
可能であるので、ボール媒体型のミルが好ましい。
The mechanical energy applied individually to the porous powder obtained from the aluminum hydrate is not particularly limited, and may be, for example, energy due to compression force, shear force, impact force, friction force, or the like. Is mentioned.
The method for applying the mechanical energy is not particularly limited, and for example, the method can be performed using a pulverizer generally used for the purpose of pulverization. Examples of such a pulverizing device include a ball media mill in which impact, friction, compression, shearing, and the like are combined, such as a ball mill, a vibration mill, a planetary mill, and a media stirring mill; a roller mill; In addition, it is also possible to use a jet pulverizing apparatus mainly for impact and attrition. Among them, a ball-medium type mill is preferable because mechanical energy can be effectively applied to the mixture mechanically.

【0017】上記機械的エネルギーを作用させるに際し
ては、セメントクリンカー、珪砂、石灰石等の粉砕時に
通常使用される粉砕助剤を使用することが好ましい。こ
のような粉砕助剤としては特に限定されず、例えば、メ
チルアルコール等のアルコール類、トリエタノールアミ
ン等のエタノールアミン類などの液体系のもの;ステア
リン酸ナトリウム、ステアリン酸カルシウム等の固体系
のもの;アセトン蒸気等の気体系のもの等があげられ
る。
In applying the above-mentioned mechanical energy, it is preferable to use a grinding aid usually used when grinding cement clinker, quartz sand, limestone or the like. Such grinding aids are not particularly limited and include, for example, liquid ones such as alcohols such as methyl alcohol and ethanolamines such as triethanolamine; solid ones such as sodium stearate and calcium stearate; Examples include gaseous substances such as acetone vapor.

【0018】上記機械的エネルギーは、少なくとも0.1
kWh/kg以上である。0.1kWh/kg 未満であると、得られる
活性粉体のアルミニウムイオンの溶解性が低くなり、こ
の結果本発明の目的とする、セメントへ活性粉体を添加
した際のセメントの硬化速度が不充分となる。上限は特
に限定されないが、30kWh/kgを超えると、粉砕装置への
過大な負荷、媒体としてのボールや容器の激しい磨耗に
よる処理粉体のコンタミネーション、処理粉体の凝集に
よる粗大粒子化、コスト等の生産性の面で不利であるの
で、通常30kWh/kg以下とされ、好ましくは、0.1 kWh/kg
〜0.5 kWh/kgである。
The mechanical energy is at least 0.1
kWh / kg or more. When it is less than 0.1 kWh / kg, the solubility of aluminum ions in the obtained active powder becomes low, and as a result, the curing rate of the cement when the active powder is added to the cement, which is the object of the present invention, is insufficient. Becomes The upper limit is not particularly limited, but if it exceeds 30 kWh / kg, excessive load on the crushing device, contamination of the treated powder due to severe wear of the ball or container as a medium, coarse particles due to aggregation of the treated powder, cost It is usually 30 kWh / kg or less, and preferably 0.1 kWh / kg
~ 0.5 kWh / kg.

【0019】上記機械的エネルギーは、上記混合物を粉
砕装置中に投入して実際に運転した時に粉砕装置が消費
する全電力量から、粉砕媒体や粉体を投入せずに空で回
転したときに消費される電力量(空転電力量)を差し引
いた電力量である。
The mechanical energy is calculated based on the total amount of electric power consumed by the pulverizer when the mixture is put into the pulverizer and actually operated. This is the amount of power obtained by subtracting the amount of power consumed (the amount of idling power).

【0020】また機械的エネルギーを作用させて得られ
た活性粉体とカルシウム化合物との混合割合については
特に限定されないが、セメントへ添加した際に良好な硬
化速度を得るためには、Al/Caがモル比で、0.5 〜
5.0 の範囲であることが好ましい。更に好ましくは、1.
0 〜4.0 の範囲である。混合方法としては特に限定され
ず、オムニミキサーやアイリッヒミキサー等のミキサー
類が好適に使用できる。
The mixing ratio of the active powder obtained by applying mechanical energy to the calcium compound is not particularly limited. However, in order to obtain a good curing speed when added to cement, it is necessary to use Al / Ca. Is a molar ratio of 0.5 to
It is preferably in the range of 5.0. More preferably, 1.
The range is from 0 to 4.0. The mixing method is not particularly limited, and mixers such as an omni mixer and an Erich mixer can be suitably used.

【0021】上述のようにして得られる無機材用結合材
は、水へのアルミニウムイオン及びカルシウムイオンの
溶解性が、セメント等の水硬性材料の凝結・硬化を十分
促進させるために最適なように制御されている。このた
め、セメントへの添加により硬化速度の速いセメント組
成物が得られると共に、硬化体中にエトリンガイトを多
量に形成することがないため、硬化体の寸法安定性や耐
久性に優れている。
The binder for inorganic material obtained as described above has an solubility of aluminum ions and calcium ions in water that is optimal for sufficiently promoting the setting and hardening of hydraulic materials such as cement. Is controlled. Therefore, a cement composition having a high curing speed can be obtained by adding to the cement, and a large amount of ettringite is not formed in the cured product, so that the cured product is excellent in dimensional stability and durability.

【0022】上記セメントとしては特に限定されず、例
えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセ
メント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトラ
ンドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント等のポル
トランドセメント;高炉セメント、シリカセメント、フ
ライアッシュセメント等の混合セメント;白色ポルトラ
ンドセメント、セメント系固化材、アルミナセメント等
の特殊セメント等があげられるが、このうち安価で品質
が安定している普通ポルトランドセメントを好適に用い
ることが出来る。
The above-mentioned cement is not particularly limited. For example, Portland cement such as ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, ultra-high-strength Portland cement, moderate heat Portland cement, sulfate-resistant Portland cement, etc .; blast furnace cement, silica cement, Mixed cements such as fly ash cement; special cements such as white Portland cement, cement-based solidifying material, alumina cement and the like can be mentioned. Of these, ordinary Portland cement which is inexpensive and has stable quality can be suitably used.

【0023】請求項5記載のセメント組成物において
は、上記結合材の添加量は特に限定されないが、セメン
ト100 重量部に対して1〜100 重量部であることが好ま
しい。1重量部未満であると、添加の効果の発現が困難
で、十分な凝結速度及び硬化速度を得ることは出来な
い。一方、100 重量部を超えると、十分な作業性が得ら
れないまま硬化が開始するため、ポットライフが問題と
なる。より好ましくは、3〜50重量部である。
In the cement composition according to the fifth aspect, the amount of the binder is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the cement. If the amount is less than 1 part by weight, it is difficult to exhibit the effect of the addition, and it is not possible to obtain sufficient setting speed and curing speed. On the other hand, when the amount exceeds 100 parts by weight, curing starts without obtaining sufficient workability, so that the pot life becomes a problem. More preferably, it is 3 to 50 parts by weight.

【0024】上記セメントに無機材用結合材を添加する
方法としては、セメント中へ無機材用結合材を均一に分
散できる方法であれば特に限定されず、例えばアイリッ
ヒミキサーやオムニミキサー等のミキサー類が好適に用
いることが出来る。
The method for adding the binder for inorganic material to the cement is not particularly limited as long as the binder for inorganic material can be uniformly dispersed in the cement. For example, a mixer such as an Erich mixer or an omni mixer may be used. Can be suitably used.

【0025】尚、本発明において、機械的エネルギーを
作用させるのは、アルミニウム水和物から得られた粉体
であるとして説明して来たが、必要により、上記カルシ
ウム化合物に機械的エネルギーを作用させても構わな
い。
In the present invention, it has been described that the mechanical energy acts on the powder obtained from aluminum hydrate, but if necessary, mechanical energy acts on the calcium compound. You may let it.

【0026】[0026]

【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0027】(実施例1〜6、及び比較例1〜3)アル
ミニウム水和物として水酸化アルミニウム(C-31、住友
化学社製、ギプサイト)、カルシウム化合物として消石
灰(河合石灰工業社製)を用いた。予め水酸化アルミニ
ウムを脱脂炉(鵬製作所社製)によって、表1に示す温
度及び時間で大気雰囲気中で熱処理を行った(実施例1
〜5及び比較例3)。
(Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3) Aluminum hydroxide (C-31, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Gypsite) as an aluminum hydrate, and slaked lime (Kawai Lime Industry Co., Ltd.) as a calcium compound. Using. Aluminum hydroxide was previously heat-treated in an air atmosphere at a temperature and time shown in Table 1 by a degreasing furnace (manufactured by Peng Seisakusho) (Example 1).
To 5 and Comparative Example 3).

【0028】尚、実施例6については活性アルミナ(A
C-11 、住友化学社製)を用い、熱処理を行わなかっ
た。熱処理後の空孔量については、窒素吸着法(島津製
作所ASAP200)によって、飽和蒸気圧における吸
着量よりケルビン式により全細孔量を求めて表1に示し
た。熱処理後水酸化アルミニウムに、ウルトラファイン
ミル(AT-25 、三菱重工業社製)によって、それぞれ表
1に示す機械的エネルギーを作用させて活性粉体を得
た。
In Example 6, activated alumina (A
C-11, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) without heat treatment. With respect to the pore amount after the heat treatment, the total pore amount was obtained by the Kelvin equation from the adsorption amount at the saturated vapor pressure by the nitrogen adsorption method (ASAP200, Shimadzu Corporation), and shown in Table 1. After the heat treatment, activated powder was obtained by applying mechanical energy shown in Table 1 to the aluminum hydroxide by means of an ultra fine mill (AT-25, manufactured by Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.).

【0029】機械的エネルギーを作用させる際には、、
ボール媒体として10mmφのジルコニアボールを使用し
た。またジルコニアボールの投入量は45kgとし、化合物
の投入量は2kgとし、さらに粉砕助剤としてエタノール
を1g添加した。
When applying mechanical energy,
A zirconia ball of 10 mmφ was used as a ball medium. The input amount of the zirconia ball was 45 kg, the input amount of the compound was 2 kg, and 1 g of ethanol was added as a grinding aid.

【0030】熱処理したアルミニウム水和物に機械的エ
ネルギーを作用させる際は、平均エネルギー密度(1時
間当たりの平均エネルギーであり、下式で求められる、
熱処理したアルミニウム水和物に作用させた機械的エネ
ルギーを処理時間で割った値をいう)が、約0.5kW/kgと
なる運転条件で、処理時間を変化させることにより、表
1に示す機械的エネルギーとした。
When mechanical energy is applied to the heat-treated aluminum hydrate, the average energy density (the average energy per hour, which is obtained by the following formula,
The value obtained by dividing the mechanical energy applied to the heat-treated aluminum hydrate by the processing time) is about 0.5 kW / kg. Energy.

【0031】作用させた機械的エネルギー(kWh/kg )=
{粉体・媒体投入時の運転で消費した電力量(kWh )−
空運転時に消費した電力量(kWh )}÷処理化粉体量
(kg)
The applied mechanical energy (kWh / kg) =
電力 Amount of power consumed during operation when powder and medium are charged (kWh)-
Electric power consumed during idle operation (kWh) / Amount of processed powder (kg)

【0032】得られた活性粉体と消石灰は、Al:Ca
の混合割合がモル比で表1に記載の如くなるよう計量
し、オムニミキサーにより混合して本発明の結合材を得
た。上記結合材を普通ポルトランドセメント(太平洋セ
メント社製)100 重量部に対して15重量部(活性粉体
とカルシウム化合物の合計量)になるように添加したの
ち、オムニミキサーにより混合し、セメント組成物を調
製した。得られたセメント組成物の速硬化性、及びセメ
ント硬化体の寸法安定性について以下の方法評価した。
結果を表1に示した。
The obtained active powder and slaked lime are made of Al: Ca
Were weighed so that the mixing ratio was as shown in Table 1 in molar ratio, and mixed with an omni mixer to obtain a binder of the present invention. The above binder was added in an amount of 15 parts by weight (total amount of active powder and calcium compound) to 100 parts by weight of ordinary Portland cement (manufactured by Taiheiyo Cement Co.), and then mixed with an omni mixer to obtain a cement composition. Was prepared. The following methods were used to evaluate the quick-curing property of the obtained cement composition and the dimensional stability of the cured cement body.
The results are shown in Table 1.

【0033】〔評価方法〕 (1)速硬化性 ・凝結速度 得られたセメント組成物100 重量部に対して、水35重量
部を注水、混練し、セメントペーストを調製した。得ら
れたセメントペーストについて、JIS R5201
(セメントの物理試験法7.凝結試験)に準じて凝結試
験を行い、凝結の始発と終結を測定し、この差を凝結速
度の指標とした。凝結試験機としては、自動凝結試験機
(MIC-308-1、圓井製作所社製)を用いた。ただし、凝
結速度が著しく速く測定が不可能であるものに対して
は、得られたセメント組成物100 重量部に対して、凝結
遅延材(ジェットセッター、秩父小野田社製)を添加し
た後、同様の測定を行った。
[Evaluation Method] (1) Rapid curing property / setting speed 35 parts by weight of water was injected and kneaded with 100 parts by weight of the obtained cement composition to prepare a cement paste. Regarding the obtained cement paste, JIS R5201
A setting test was performed according to (Physical Testing Method for Cement 7. Setting Test) to determine the start and end of setting, and the difference was used as an index of setting speed. As a setting tester, an automatic setting tester (MIC-308-1, manufactured by Enai Seisakusho) was used. However, when the setting speed is extremely high and the measurement is impossible, after adding a setting retarder (Jet Setter, made by Chichibu Onoda Co.) to 100 parts by weight of the obtained cement composition, Was measured.

【0034】・硬化速度 上記セメントペーストを直径5cm、高さ10cmの円
筒形状になるよう注型成形し、注水から3時間経過した
時点で、この硬化体の圧縮強度を測定し、これを硬化速
度の指標とした。
Curing speed The above-mentioned cement paste was cast into a cylindrical shape having a diameter of 5 cm and a height of 10 cm, and after 3 hours from the injection of water, the compressive strength of the cured product was measured. Index.

【0035】(2)寸法安定性 得られたセメント組成物100 重量部、8合珪砂(六呂屋
鉱業社製)50重量部、及び水40重量部を混練し、得られ
た混練物を50mm×150mm ×10mmのダンベル形状に注型成
形した。この後、60℃の水蒸気中で2日間蒸気養生を
行い、セメント硬化体を得た。得られた硬化体を、60
℃乾燥1日、水中に浸漬1日のサイクルで3サイクル試
験を行い、試験前後での長手方向の寸法をマイクロメー
ターにより測定し、以下の式により寸法変化率を求め
た。 寸法変化率(%)=〔(試験後飽水寸法−初期寸法)/
初期寸法〕×100 寸法安定性の評価は寸法変化率が0.1 以下のものを○、
0.1 を超えるものを×とした。
(2) Dimensional stability 100 parts by weight of the obtained cement composition, 50 parts by weight of 8-silica sand (manufactured by Rokuro Mining Co., Ltd.) and 40 parts by weight of water are kneaded. It was cast-molded into a dumbbell shape of × 150 mm × 10 mm. Thereafter, steam curing was performed in steam at 60 ° C. for 2 days to obtain a hardened cement. The obtained cured product is
A three-cycle test was carried out in a cycle of drying at a temperature of 1 day and immersion in water for one day. Dimensional change rate (%) = [(saturated size after test-initial size) /
(Initial size) x 100
Those exceeding 0.1 were rated as ×.

【0036】(実施例7)カルシウム化合物として酸化
カルシウム(河合石灰工業社製)を用いた以外は、実施
例1と同様にして、セメント組成物を調製し、得られた
セメント組成物を評価した。結果を表1に示した。
Example 7 A cement composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that calcium oxide (manufactured by Kawai Lime Industry Co., Ltd.) was used as a calcium compound, and the obtained cement composition was evaluated. . The results are shown in Table 1.

【0037】(比較例4)セメントとしてジェットセメ
ント(秩父小野田社製)を用いて、活性粉体を添加しな
いものをセメント組成物とした。このセメント組成物の
速硬化性、及びセメント硬化体の寸法安定性について実
施例と同様に評価を行った。結果を表1に示した。
(Comparative Example 4) As a cement, a cement composition to which no active powder was added using jet cement (manufactured by Chichibu Onoda Co.) was used. The rapid curing property of this cement composition and the dimensional stability of the cured cement body were evaluated in the same manner as in the examples. The results are shown in Table 1.

【0038】(比較例5)アルミニウム水和物として水
酸化アルミニウム(C-31、住友化学社製)、カルシウム
化合物として消石灰(河合石灰工業社製)を用いた。こ
れらを、事前にAl/Caがモル比で2/3となるよう
計量、混合した後、熱処理することなく、ウルトラファ
インミル(AT-20 、三菱重工業社製)によりこの混合物
に4kWh/kgの機械的エネルギーを作用させて活性粉体を
得た。
Comparative Example 5 Aluminum hydroxide (C-31, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) was used as aluminum hydrate, and slaked lime (manufactured by Kawai Lime Industry Co., Ltd.) was used as a calcium compound. These were weighed and mixed in advance so that the molar ratio of Al / Ca became 2/3, and 4 kWh / kg of this mixture was added to this mixture by an ultrafine mill (AT-20, manufactured by Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.) without heat treatment. An active powder was obtained by applying mechanical energy.

【0039】機械的エネルギーを作用させる際には、ボ
ール媒体として10mmφのジルコニアボールを使用し
た。またジルコニアボールの投入量は45kgとし、化合物
の投入量は2kg とした。さらに粉砕助剤としてエタノー
ルを1g添加した。上記活性粉体を普通ポルトランドセメ
ント(秩父小野田社製)100 重量部に対して15重量部と
なるように添加したのち、オムニミキサーにより混合
し、セメント組成物を調製した。
When applying mechanical energy, zirconia balls having a diameter of 10 mm were used as a ball medium. The input amount of the zirconia ball was 45 kg, and the input amount of the compound was 2 kg. Further, 1 g of ethanol was added as a grinding aid. The active powder was added in an amount of 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of ordinary Portland cement (manufactured by Chichibu Onoda Co.), and then mixed by an omni mixer to prepare a cement composition.

【0040】得られたセメント組成物の速硬化性、及び
セメント硬化体の寸法安定性について実施例1と同様に
評価を行った。結果を表1に示す。
The quick-curing property of the obtained cement composition and the dimensional stability of the cured cement were evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.

【0041】[0041]

【表1】 [Table 1]

【0042】尚、セメントの速硬化性は、主に、機械的
エネルギーを作用させて得られる、即ち機械的活性化に
よって得られるアルミニウム水和物の非晶質化の度合い
に支配されるものである。そこで、図1に、アルミニウ
ム水和物の加熱処理時間と空孔量の増加の関係を示し
た。図1から、加熱時間が長い程全空孔量が増加し、よ
り多孔質化していることが分かる。
The rapid setting of cement is mainly governed by the degree of amorphization of aluminum hydrate obtained by applying mechanical energy, that is, by mechanical activation. is there. Thus, FIG. 1 shows the relationship between the heat treatment time of aluminum hydrate and the increase in the amount of vacancies. From FIG. 1, it can be seen that the longer the heating time, the larger the total vacancy amount and the more porous the material.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明の無機材用結合材は、上述の通り
構成されており、空孔量が特定された多孔質構造を有す
る、アルミニウム水和物から得られる粉体を使用するこ
とにより、従来よりも低エネルギーの機械的エネルギー
を作用させても非晶質化が十分になされることとなり、
水へのアルミニウムイオン及びカルシウムイオンの溶解
特性が、十分に制御されている。従って、液相中のアル
ミニウムやカルシウムを利用した固液反応に有効に利用
することができ、例えばセメント等の水硬性材料の凝結
・硬化を十分促進することが可能である。すなわち、上
記無機材用結合材とセメントとを含有してなる本発明の
セメント組成物は、凝結速度と硬化速度が共に速いセメ
ント組成物であり、また硬化体中にエトリンガイトを多
量に形成することがないため、寸法安定性や耐久性に優
れた硬化体が得られる。
The binder for an inorganic material of the present invention is constituted as described above, and is obtained by using a powder obtained from aluminum hydrate and having a porous structure having a specified porosity. However, even if mechanical energy of lower energy is applied than before, amorphization will be sufficiently performed,
The dissolution properties of aluminum and calcium ions in water are well controlled. Therefore, it can be effectively used for a solid-liquid reaction utilizing aluminum or calcium in a liquid phase, and can sufficiently promote the setting and hardening of a hydraulic material such as cement. That is, the cement composition of the present invention comprising the above-mentioned binder for inorganic material and cement is a cement composition having a high setting speed and a high setting speed, and also forms a large amount of ettringite in a hardened body. Therefore, a cured product having excellent dimensional stability and durability can be obtained.

【0044】[0044]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】アルミニウム水和物の加熱処理時間と空孔量の
増加の関係を示した図である。
FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the heat treatment time of aluminum hydrate and the increase in the amount of vacancies.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 空孔量が0.01〜1CC/gの多孔質
構造を有する、アルミニウム水和物から得られた粉体
に、少なくとも0. 1kWh/kgの機械的エネルギー
を作用させて得られた活性粉体と、カルシウム化合物と
の混合物よりなることを特徴とする無機材用結合材。
1. A method comprising applying a mechanical energy of at least 0.1 kWh / kg to a powder obtained from an aluminum hydrate having a porous structure having a porosity of 0.01 to 1 CC / g. A binder for an inorganic material, comprising a mixture of the obtained active powder and a calcium compound.
【請求項2】 上記多孔質構造を有する、アルミニウム
水和物から得られた粉体が、アルミニウム水和物を20
0〜600℃の温度域で加熱処理して得られたものであ
る請求項1に記載の無機材用結合材。
2. A powder obtained from an aluminum hydrate having the above-mentioned porous structure is made of aluminum hydrate by 20%.
The binder for an inorganic material according to claim 1, which is obtained by performing a heat treatment in a temperature range of 0 to 600 ° C.
【請求項3】 アルミニウム水和物がギプサイトである
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の無機材用結合
材。
3. The binder for an inorganic material according to claim 1, wherein the aluminum hydrate is gypsite.
【請求項4】 カルシウム化合物が、水酸化カルシウム
又は酸化カルシウムである請求項1〜3いづれか1項に
記載の無機材用結合材。
4. The binder for an inorganic material according to claim 1, wherein the calcium compound is calcium hydroxide or calcium oxide.
【請求項5】 セメントと、請求項1〜4いづれか1項
に記載の無機材用結合材とを含有してなることを特徴と
するセメント組成物。
5. A cement composition comprising a cement and the binder for an inorganic material according to any one of claims 1 to 4.
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