JP2002234760A - セメント急結剤及びセメント組成物 - Google Patents
セメント急結剤及びセメント組成物Info
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Abstract
などの効果を奏する、土木・建築業界において使用され
るセメント急結剤及びセメント組成物を提供すること。 【解決手段】 ブレーン比表面積値が5,500cm2/g以上で
あり、かつ、CaO/Al2O3モル比が2.5〜4.5である3CaO・A
l2O3を主成分とするCaO-Al2O3系熱処理物50〜95部とア
ルカリ炭酸塩5〜50部、また、該CaO-Al2O3系熱処理物5
0〜95部、アルカリ炭酸塩5〜50部、及びアルカリ金属
アルミン酸塩20部以下を含有するセメント急結剤、CaO-
Al2O3系熱処理物のブレーン比表面積値が6,000cm2/g以
上である該セメント急結剤、セメントと該セメント急結
剤とを含有するセメント組成物を構成とする。
Description
おいて使用されるセメント急結剤及びセメント組成物に
関する。なお、本発明で使用する(部)や(%)は特に規定
のない限り質量基準である。
ミネートとアルカリ金属炭酸塩からなるものや、カルシ
ウムアルミネート、アルカリ金属炭酸塩、及びアルカリ
金属アルミン酸塩からなるものなど数多くのセメント急
結剤が提案された(特開平02-38350号公報や、特公昭56-
27457号公報、特公平07-68057号公報)。しかしながら、
これらの急結剤の急結性状は温度や使用材料との相性に
よっては充分でない場合があった。そして、最近では、
セメント急結剤に求められる性能は益々高まっており、
従来のセメント急結剤よりも急結性状に優れるセメント
急結剤の開発が待たれているのが実状である。
ルシウムアルミネートの組成、粒度、さらには、カルシ
ウムアルミネート、アルカリ金属炭酸塩、及びアルカリ
金属アルミン酸塩の配合割合が特定の範囲にあるセメン
ト急結剤が優れた急結性を示すことを知見し、本発明を
完成するに至った。
ン比表面積値が5,500cm2/g以上であり、かつ、CaO/Al 2O
3モル比が2.5〜4.5である3CaO・Al2O3を主成分とするCa
O-Al2O3系熱処理物50〜95部とアルカリ炭酸塩5〜50
部、また、該CaO-Al2O3系熱処理物50〜95部、アルカリ
炭酸塩5〜50部、及びアルカリ金属アルミン酸塩20部以
下を含有するセメント急結剤であり、CaO-Al2O3系熱処
理物のブレーン比表面積値が6,000cm2/g以上である該セ
メント急結剤であり、セメントと該セメント急結剤とを
含有するセメント組成物である。
する。
主成分とするCaO-Al2O3系熱処理物(以下、CA熱処理物
という)のCaO/Al2O3モル比(以下、C/Aという)は2.5
〜4.5であることが必要であり、2.7〜3.5が好ましい。
CA熱処理物のC/Aがこの範囲外では優れた凝結性状
が得られない場合がある。CA熱処理物の粒度は、ブレ
ーン比表面積値(以下、ブレーン値という)で5,500cm2/g
以上であることが必要であり、6,000cm2/g以上が好まし
い。5,500cm2/g未満では優れた急結性状が得られない場
合がある。CA熱処理物は、例えば、消石灰、生石灰、
及び石灰石等のCaO原料や、ボーキサイトやアルミ残灰
等のAl2O3原料等を熱処理してなるものである。熱処理
方法は特に限定されるものではないが、例えば、ロータ
リーキルンや電気炉等を使用する方法が挙げられる。熱
処理温度は特に限定されるものではないが、通常、1,25
0〜1,500℃程度が好ましく、1,300〜1,450℃程度がより
好ましい。また、工業原料を用いてCA熱処理物を製造
する際には、例えば、MgO、R2O(Na2O、K2O、及びLi
2O)、TiO2、Fe2O3、B2O3、SiO2、P2O5、並びに、SO3な
どの不純物が存在し、その混入が予想されるが、これら
の存在は、熱処理時、C3Aの生成反応を促す効果を持つ
ものや、固溶してC3Aの水和活性を高める効果を持つも
のもあることから好ましい面もあり、本発明の目的を実
質的に阻害しない範囲の量では問題にならない。CA熱
処理物はC3Aを主成分とするものであるが、不純物の存
在等によって、C 3A以外の化合物が副生しやすくなる。
具体的には、CaOをC、Al2O3をA、Fe2O3をF、R2O(Na
2O、K2O、及びLi2O)をR、並びに、SiO2をSとすると、
C12A7やこれにハロゲンが固溶したC11A7・CaX2(Xはハロ
ゲン)、C3Aにアルカリ金属が固溶したC14RA5、C4AFな
どのカルシウムアルミノフェライト、アウインと称され
るC3A3・CaSO4、C3SやC2Sなどのカルシウムシリケート、
遊離石灰、並びに、遊離石灰が消化して生成する消石灰
等が挙げられ、これらの存在は特に限定されるものでは
なく、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲では問題
にならない。
の他に、アルカリ金属炭酸塩を、さらに必要に応じて、
これらに、アルカリ金属アルミン酸塩を併用するもので
ある。
アルカリという)とは特に限定されるものではなく、例
えば、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、
重炭酸リチウム、重炭酸ナトリウム、及び重炭酸カリウ
ムなどが挙げられる。また、これら炭酸アルカリには、
結晶水を有する含水塩や、結晶水を持たない無水塩が存
在するが、いかなる炭酸塩も使用可能である。
アルミン酸アルカリという)とは特に限定されるもので
はなく、例えば、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カ
リウム、及びアルミン酸リチウムなどが挙げられる。ま
た、これらアルミン酸アルカリには、結晶水を有する含
水塩や、結晶水を持たない無水塩が存在するが、いかな
るアルミン酸アルカリも使用可能である。
ルカリからなる場合の配合割合は、CA熱処理物50〜95
部に対して、炭酸アルカリは5〜50部であり、CA熱処
理物60〜80部に対して、炭酸アルカリ20〜40部が好まし
い。炭酸アルカリが5部未満では優れた急結性や初期強
度発現性が得られない場合があり、50部を超えると優れ
た急結性が得られない場合や長期強度発現性が低下する
場合がある。また、セメント急結剤が、CA熱処理物、
炭酸アルカリ、及びアルミン酸アルカリからなる場合の
配合割合は、CA熱処理物50〜90部に対して、炭酸アル
カリ5〜50部、アルミン酸アルカリ20部以下であり、C
A熱処理物60〜80部に対して、炭酸アルカリ10〜30部、
アルミン酸アルカリ5〜15部が好ましい。炭酸アルカリ
が5部未満では優れた急結性や初期強度発現性が得られ
ない場合があり、50部を超えると優れた急結性が得られ
ない場合や長期強度発現性が低下する場合がある。ま
た、アルミン酸アルカリが20部を超えると初期強度発現
性が低下する場合がある。
ント100部に対して、5〜9部が好ましく、通常は7部
程度で使用される。5部未満では充分な凝結促進効果が
得られない場合があり、9部を超えてもさらなる効果の
増進が期待できない。
早強、低熱、及び中庸熱等の各種ポルトランドセメン
ト、これらポルトランドセメントに、シリカや高炉スラ
グなどのポゾラン物質を混合した各種混合セメント、及
びアルミナセメントなどが挙げられるが、本発明の効果
が顕著となることから、早強ポルトランドセメントや超
早強ポルトランドセメントを使用することが好ましい。
く、通常の使用範囲が使用される。具体的には、水/セ
メント比30〜70%が好ましく、40〜60%がより好まし
い。30%未満では充分な作業性が得られない場合があ
り、70%を超えると充分な急結性状や強度発現性が得ら
れない場合がある。
物製造時に使用する混合装置としては、既存のいかなる
攪拌装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサ、オム
ニミキサ、V型ミキサ、ヘンシェルミキサ、及びナウタ
ミキサなどが使用可能である。また、混合はそれぞれの
材料を施工時に混合してもよいし、あらかじめ一部を、
あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
他に、砂や砂利等の骨材、補強繊維材、減水剤、高性能
減水剤、及び高性能AE減水剤、シリカフューム、フラ
イアッシュ微粉末、及び高炉スラグ微粉末等のシリカ質
微粉末、石灰石微粉末、増粘剤、セメント膨張材、防錆
剤、防凍剤、ベントナイトやモンモリロナイトなどの粘
土鉱物、並びに、ゼオライト、ハイドロタルサイト、及
びハイドロカルマイトなどのイオン交換体等を本発明の
目的を実質的に阻害しない範囲で併用することが可能で
ある。
する。
て原料を調製した。次いで、電気炉を用いて1,450℃で
3時間熱処理して表1に示す組成のCA熱処理物を得
た。これらのCA熱処理物をブレーン値6,000cm2/gに粉
砕し、CA熱処理物70部、炭酸アルカリa30部を配合し
てセメント急結剤を調製した。セメントα100部、砂300
部、及び水60部を混練してモルタルを調製した後、調製
したセメント急結剤7部を添加して10秒間混練し混練物
を作製し、その凝結時間を測定した。結果を表1に併記
する。また、比較のために、従来より結晶性のカルシウ
ムアルミネートよりも急結性に優れるとされる非晶質の
カルシウムアルミネート(A−CA)をCA熱処理物と
して使用して同様の実験を行った。結果を表1に併記す
る。
に詰めプロクター貫入抵抗値を測定して凝結時間の始発
と終結を測定
を使用したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を
表2に併記する。
物を使用し、表3に示すCA熱処理物、炭酸アルカリ
a、及びアルミン酸アルカリAの配合割合を用いたこと
以外は実験例1と同様に行った。結果を表3に併記す
る。
級
0部、炭酸アルカリ15部、及びアルミン酸アルカリ15部
からなるセメント急結剤において、表4に示す炭酸アル
カリとアルミン酸アルカリを使用したこと以外は実験例
3と同様に行った。結果を表4に併記する。
組成のCA熱処理物をロータリーキルンにより1,400℃
で焼成し、ブレーン値6,000cm2/gに粉砕した。粉砕した
CA熱処理物70部、炭酸アルカリa15部、及びアルミン
酸アルカリA15部からなるセメント急結剤を使用し、実
験例3と同様に行った。結果を表6に示す。なお、比較
のために、セメント急結剤として市販のセメント急結剤
を用いて同様の実験を行った。結果を表6に併記する。
ルカリ 市販品 :主成分、カルシウムアルミネート、炭酸ア
ルカリ、及びアルミン酸アルカリ 市販品 :主成分、カルシウムアルミネート、炭酸ア
ルカリ、及びアルミン酸アルカリ
に行った。結果を表7に併記する。
メント
こと以外は実験例5と同様に行った。結果を表8に併記
する。
によって、急結性状に優れるセメント組成物が得られる
などの効果を奏する。
Claims (4)
- 【請求項1】 ブレーン比表面積値が5,500cm2/g以上で
あり、かつ、CaO/Al 2O3モル比が2.5〜4.5である3CaO・A
l2O3を主成分とするCaO-Al2O3系熱処理物50〜95部とア
ルカリ炭酸塩5〜50部を含有してなるセメント急結剤。 - 【請求項2】 ブレーン比表面積値が5,500cm2/g以上で
あり、かつ、CaO/Al 2O3モル比が2.5〜4.5である3CaO・A
l2O3を主成分とするCaO-Al2O3系熱処理物50〜95部、ア
ルカリ炭酸塩5〜50部、及びアルカリ金属アルミン酸塩
20部以下を含有してなるセメント急結剤。 - 【請求項3】 CaO-Al2O3系熱処理物のブレーン比表面
積値が6,000cm2/g以上であることを特徴とする請求項1
又は2記載のセメント急結剤。 - 【請求項4】 セメントと、請求項1〜3のうちの一項
記載のセメント急結剤とを含有してなるセメント組成
物。
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