JP2005082440A - Quick hardening cement admixture, cement composition, and mortar composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に、土木・建築業界において使用されるセメント混和材及びセメント組成物に関する。本発明における部や%は特に規定しない限り質量基準で示す。また、本発明で言うセメントコンクリートとは、モルタル及びコンクリートを総称するものである。 The present invention mainly relates to a cement admixture and a cement composition used in the civil engineering and construction industries. Unless otherwise specified, parts and% in the present invention are shown on a mass basis. The cement concrete referred to in the present invention is a general term for mortar and concrete.
セメントコンクリートに急硬性を付与する急硬材として、カルシウムアルミネート系化合物とセッコウ類を含有するもの等が数多く知られている(例えば、特許文献１〜３等参照)。 A number of materials containing calcium aluminate compounds and gypsum are known as rapid hardening materials that impart rapid hardening to cement concrete (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
このような急硬材は、ポルトランドセメント等を主体とするセメントコンクリートを型枠に打設後数分から数十分で硬化させ、数時間後には脱型可能な実用強度を発現させるものである。今日では、超速硬コンクリートとして、道路交通の短時間開放を目的として高速道路の舗装コンクリート等の緊急工事に利用されたり、緊急補修用モルタルやグラウト系モルタル等に広範に利用されている。 Such a hardened material hardens cement concrete mainly composed of Portland cement or the like in a few minutes to several tens of minutes after being placed in a mold, and develops a practical strength that can be removed after several hours. Today, it is used as an ultrafast hard concrete for emergency work such as paving concrete for expressways for the purpose of opening road traffic for a short time, and is widely used for emergency repair mortars and grout mortars.
これらの急硬性セメント混和材を混和したセメントコンクリートは、短時間材齢で実用強度を満たすように配合設計されるため、長期強度は実用強度を大きく上回ることが多い。このため、長期強度がさほど問題視されることはなかった。 Cement concrete mixed with these rapid-hardening cement admixtures is blended and designed to meet the practical strength at a short age, so the long-term strength often exceeds the practical strength. For this reason, long-term strength has not been regarded as a problem.
補修用モルタルやグラウト用モルタル等では、早く硬化させる必要はあるが、必ずしも高強度は必要ない場合が多い。過剰強度は余分な水和発熱や、収縮を伴うため、必要最低限の強度で設計することが望ましい。 Repair mortars, grout mortars and the like need to be cured quickly, but high strength is not always necessary. Since excessive strength is accompanied by excessive hydration heat generation and shrinkage, it is desirable to design with the minimum necessary strength.
したがって、長期強度よりもむしろ、中性化抵抗性を重視した急硬材の開発が必要とされている。 Therefore, there is a need for the development of a hardened material that emphasizes neutralization resistance rather than long-term strength.
γ-2CaO・SiO2、α-CaO・SiO2、及びカルシウムマグネシウムシリケートからなる群から選ばれる少なくとも１種又は２種以上の非水硬性化合物（以下、単に非水硬性物質と言う)を含有する物質や、これらの非水硬性物質を含有する製鋼スラグが、中性化抑制効果を有することが知られている(特許文献４、５等参照)。 Contains at least one or two or more non-hydraulic compounds selected from the group consisting of γ-2CaO · SiO 2 , α-CaO · SiO 2 and calcium magnesium silicate (hereinafter simply referred to as non-hydraulic substances) It is known that the steelmaking slag containing a substance and these non-hydraulic substances has a neutralization inhibitory effect (refer patent documents 4, 5 etc.).
中性化抑制効果及び急硬性に優れるセメント混和材、モルタル組成物、及びセメントコンクリートを提供する。 Provided are a cement admixture, a mortar composition, and cement concrete, which are excellent in neutralization suppressing effect and rapid hardening.
本発明は、γ-2CaO・SiO2、α-CaO・SiO2、及びカルシウムマグネシウムシリケートからなる群から選ばれる１種又は２種以上の非水硬性化合物を含有する物質と、カルシウムアルミネート類と、セッコウ類を含有する急硬性セメント混和材であり、セメントと、該急硬性セメント混和材とを含有するセメント組成物であり、該セメント組成物を含有するモルタル組成物である。 The present invention relates to a substance containing one or more non-hydraulic compounds selected from the group consisting of γ-2CaO · SiO 2 , α-CaO · SiO 2 , and calcium magnesium silicate, calcium aluminates, A quick-hardening cement admixture containing gypsum, a cement composition containing cement and the quick-hardening cement admixture, and a mortar composition containing the cement composition.
本発明の急硬性セメント混和材を用いることにより中性化抑制効果に優れる急硬性のセメント組成物やモルタル組成物が得られ、しかも、これまで有効な活用方法が見出されずにいた、γ-2CaO・SiO2、α-CaO・SiO2、及びカルシウムマグネシウムシリケートからなる群から選ばれる少なくとも１種又は２種以上の非水硬性化合物を含有する物質、特にこれらの非水硬性物質を含有する産業副産物の一種である製鋼スラグ等が有効利用できると言う効果を奏する。 By using the rapid-hardening cement admixture of the present invention, a quick-hardening cement composition and a mortar composition excellent in neutralization suppression effect can be obtained, and an effective utilization method has not been found so far, γ-2CaO · Substances containing at least one or two or more non-hydraulic compounds selected from the group consisting of SiO 2 , α-CaO · SiO 2 , and calcium magnesium silicate, especially industrial by-products containing these non-hydraulic substances There is an effect that steelmaking slag or the like which is a kind of can be effectively used.
本発明の急硬性セメント混和材は、γ-2CaO・SiO2、α-CaO・SiO2(α型ワラストナイト)、メルヴィナイト3CaO・MgO・2SiO2、アケルマナイト2CaO・MgO・2SiO2、モンチセライトCaO・MgO・SiO2等のカルシウムマグネシウムシリケートから選ばれる１種又は２種以上の非水硬性化合物を含有する物質を構成のひとつとする。本発明では、これらの非水硬性化合物を含む物質として、製鋼スラグを用いることも可能である。 Rapid hardening cement admixture of the present invention, γ-2CaO · SiO 2, α-CaO · SiO 2 (α -type wollastonite), Meruvi Night 3CaO · MgO · 2SiO 2, Akerumanaito 2CaO · MgO · 2SiO 2, Monte Celite One of the constituents is a substance containing one or more non-hydraulic compounds selected from calcium magnesium silicates such as CaO, MgO, and SiO 2 . In the present invention, steel slag can be used as a substance containing these non-hydraulic compounds.
本発明で言う製鋼スラグとは、製鋼プロセスで生じるスラグの総称であり、具体的には電気炉スラグ、溶銑予備処理スラグ、転炉スラグ、及びステンレススラグを指す。なお、高炉から発生するスラグである高炉水砕スラグ及び高炉徐冷スラグは製鋼スラグとは区別される。 The steelmaking slag as referred to in the present invention is a general term for slag generated in the steelmaking process, and specifically refers to electric furnace slag, hot metal pretreatment slag, converter slag, and stainless steel slag. Blast furnace granulated slag and blast furnace slow-cooled slag, which are slag generated from the blast furnace, are distinguished from steelmaking slag.
本発明で用いる非水硬性物質はいずれもγ-2CaO・SiO2、α-CaO・SiO2、カルシウムマグネシウムシリケートから選ばれる1種又は2種以上の非水硬性化合物を含有しているものであれば良く、特に限定されるものではない。非水硬性物質として製鋼スラグを用いる場合、上記製鋼スラグを1種又は2種以上使用することができる。 Any non-hydraulic substance used in the present invention contains one or two or more non-hydraulic compounds selected from γ-2CaO · SiO 2 , α-CaO · SiO 2 and calcium magnesium silicate. There is no particular limitation. When steelmaking slag is used as the non-hydraulic substance, one or more of the above steelmaking slags can be used.
一方、製鋼スラグであっても、β-2CaO・SiO2を含有し、γ-2CaO・SiO2等の非水硬性化合物を含有しないものは、単なる混和材料等とみなす。 On the other hand, even steelmaking slag containing β-2CaO · SiO 2 and not containing non-hydraulic compounds such as γ-2CaO · SiO 2 is regarded as a simple admixture.
非水硬性物質中のγ-2CaO・SiO2の含有量は、35%以上が好ましく、45%以上がより好ましい。γ-2CaO・SiO2の含有量の上限値は特に限定されない。製鋼スラグの中では、γ-2CaO・SiO2含有量が多い電気炉還元期スラグ及び／又はステンレススラグが好ましい。 The content of γ-2CaO · SiO 2 in the non-hydraulic material is preferably 35% or more, and more preferably 45% or more. The upper limit of the content of γ-2CaO · SiO 2 is not particularly limited. Among the steelmaking slags, electric furnace reduction slag and / or stainless slag having a high γ-2CaO · SiO 2 content is preferable.
非水硬性物質の各々の元素成分は特に限定されるものではないが、具体的には、CaO、SiO2、Al2O3、MnO2、F、及びMgO等を主要な化学成分とし、その他、TiO2、Na2O、S、P2O5、及びFe2O3等が挙げられる。 Although the non-aqueous elemental components of each of the rigid material is not particularly limited, specifically, CaO, SiO 2, Al 2 O 3, MnO 2, F, and MgO and the like as the major chemical component, other , TiO 2 , Na 2 O, S, P 2 O 5 , Fe 2 O 3 and the like.
また、非水硬性物質には、γ-2CaO・SiO2、α-CaO・SiO2、カルシウムマグネシウムシリケートのほかに、β型やα型等のダイカルシウムシリケート2CaO・SiO2やトライカルシウムシリケート3CaO・SiO2やランキナイト3CaO・2SiO2やβ型のワラストナイト(β-CaO・SiO2)等のカルシウムシリケート、12CaO・7Al2O3や11CaO・7Al2O3・CaF2や3CaO・Al2O3等のカルシウムアルミネート類、ゲーレナイト2CaO・Al2O3・SiO2やアノーサイトCaO・Al2O3・2SiO2等のカルシウムアルミノシリケート類、アケルマナイト2CaO・MgO・2SiO2とゲーレナイト2CaO・Al2O3・SiO2の混晶であるメリライト、遊離石灰、遊離マグネシア、カルシウムフェライト2CaO・Fe2O3、カルシウムアルミノフェライト4CaO・Al2O3・Fe2O3、リューサイト（K2O、Na2O）・Al2O3・SiO2、スピネルMgO・Al2O3、及びマグネタイトFe3O4等が挙げられるが、その種類及び含有量は本発明の目的を阻害しない範囲内であれば良い。 Non-hydraulic materials include γ-2CaO · SiO 2 , α-CaO · SiO 2 , calcium magnesium silicate, β-type and α-type dicalcium silicate 2CaO · SiO 2 and tricalcium silicate 3CaO · SiO 2 and rankinite night 3CaO · 2SiO 2 and beta-type wollastonite (β-CaO · SiO 2) calcium such as silicates, 12CaO · 7Al 2 O 3 and 11CaO · 7Al 2 O 3 · CaF 2 or 3CaO · Al 2 O calcium aluminate such as 3, gehlenite 2CaO · Al 2 O 3 · SiO 2 and anorthite CaO · Al 2 O 3 · 2SiO calcium aluminosilicates, such as 2, Akerumanaito 2CaO · MgO · 2SiO 2 and gehlenite 2CaO · Al 2 O 3 · SiO 2 mixed crystal melilite, free lime, free magnesia, calcium ferrite 2CaO · Fe 2 O 3 , calcium aluminoferrite 4CaO · Al 2 O 3 · Fe 2 O 3 , leucite (K 2 O, Na 2 O) ・ Al 2 O 3・ SiO 2 , Spinel MgO ・ Al 2 O 3 , and And magnetite Fe 3 O 4 and the like, and the type and content thereof may be in a range that does not impair the object of the present invention.
製鋼スラグの中には、急結性又は急硬性を示す成分である12CaO・7Al２O３やフッ素の固溶した11CaO・7Al２O３・CaF２を過剰に含むものが存在する。これらの化合物の含有量が少ない場合は、凝結遅延剤を併用する必要がなく、流動性確保の観点や、可使時間を十分に確保する観点等から好ましい。 Some steelmaking slags contain 12CaO · 7Al 2 O 3 which is a component that exhibits rapid setting or rapid hardening and 11CaO · 7Al2O3 · CaF2 in which fluorine is dissolved. When the content of these compounds is small, it is not necessary to use a coagulation retarder, which is preferable from the viewpoints of ensuring fluidity and ensuring sufficient pot life.
製鋼スラグ中の12CaO・7Al2O3及び／又は11CaO・7Al2O3・CaF2の含有量は、特に制限されないが、25%以下が好ましく、15%以下がより好ましい。急硬性セメント混和材中の12CaO・7Al２O３及び／又は11CaO・7Al２O３・CaF２の合計が25%を超えると、中性化抑制効果が小さくなったり、流動性が悪くなったり、可使時間が確保できなくなる場合がある。 The content of 12CaO · 7Al 2 O 3 and / or 11CaO · 7Al 2 O 3 · CaF 2 in the steelmaking slag is not particularly limited, but is preferably 25% or less, more preferably 15% or less. If the total of 12CaO · 7Al2O3 and / or 11CaO · 7Al2O3 · CaF2 in the rapid-hardening cement admixture exceeds 25%, the neutralization inhibitory effect becomes smaller, the fluidity becomes worse, and the pot life can be secured. It may disappear.
製鋼スラグには、フッ素含有量が多いものも存在する。フッ素を含む製鋼スラグでは、12CaO・7Al２O３はフッ素の固溶した11CaO・7Al２O３・CaF２の形態で存在するほか、 γ-2CaO・SiO２の一部はカスピディン（Cuspidine）(3CaO・2SiO２・CaF２)に変化する。製鋼スラグの中には、12CaO・7Al２O３や11CaO・7Al２O３・CaF２と、フッ素源として遊離CaF２が共存するものもある。 Some steelmaking slag has a high fluorine content. In steelmaking slag containing fluorine, 12CaO · 7Al2O3 exists in the form of 11CaO · 7Al2O3 · CaF2 in which fluorine is dissolved, and part of γ-2CaO · SiO2 is changed to Cuspidine (3CaO · 2SiO2 · CaF2) To do. In some steelmaking slags, 12CaO · 7Al2O3 and 11CaO · 7Al2O3 · CaF2 and free CaF2 as a fluorine source coexist.
γ-2CaO・SiO２は顕著な中性化抑制効果を有するが、11CaO・7Al２O３・CaF２やカスピディン等のフッ素を含む化合物は中性化抑制効果を持たないため、フッ素含有量の多い製鋼スラグは中性化抑制効果が顕著でない場合がある。 γ-2CaO · SiO2 has a remarkable neutralization inhibitory effect, but 11CaO · 7Al2O3 · CaF2 and compounds containing fluorine such as caspidine do not have a neutralization inhibitory effect. There is a case where the effect of suppressing sexualization is not remarkable.
フッ素はポルトランドセメントの凝結・硬化を阻害するために、凝結遅延や硬化不良を起こす場合がある。フッ素は、特定化学物質の環境への排出量の把握及び管理の改善の促進に関する法律(ＰＲＴＲ法)の対象物質でもあり、フッ素含有量が少ないものは環境保全の観点からも好ましい。 Since fluorine inhibits the setting and hardening of Portland cement, it may cause setting delay or hardening failure. Fluorine is a target substance of the law (PRTR law) concerning promotion of improvement in grasping and management of specific chemical substances released into the environment, and those having a low fluorine content are preferable from the viewpoint of environmental conservation.
非水硬性物質の総フッ素含有量は、フッ素の存在形態にかかわらず2.0%以下が好ましく、1.5%以下がより好ましい。非水硬性物質の総フッ素含有量が約2.0%を超えると、十分な中性化抑制効果が得られない場合があり、凝結・硬化性状が悪くなる場合や、溶出したフッ素化合物により環境負荷が増加する場合もある。 The total fluorine content of the non-hydraulic material is preferably 2.0% or less, more preferably 1.5% or less, regardless of the form of fluorine. If the total fluorine content of the non-hydraulic substance exceeds about 2.0%, sufficient neutralization suppression effect may not be obtained, and condensation / curing properties may be deteriorated or the environmental impact caused by the eluted fluorine compound may be reduced. It may increase.
非水硬性物質は、γ-2CaO・SiO2を含有し、かつ、非水硬性化合物を60%以上含有することが好ましく、非水硬性化合物の含有量が70%以上含有することがより好ましい。 The non-hydraulic substance contains γ-2CaO · SiO 2 , preferably contains 60% or more of the non-hydraulic compound, and more preferably contains 70% or more of the non-hydraulic compound.
非水硬性物質のブレーン比表面積は、特に限定されるものではないが、通常、1,500〜8,000cm2/g程度で用いることができ、3,000〜8,000cm2/gが好ましく、4、000〜7,000cm2/gがより好ましい。ブレーン比表面積値が小さい粗粒では十分な中性化抑制効果が得られない場合があり、約8,000cm2/gを超える微粉では作業性が悪くなる場合がある。 Blaine specific surface area of the non-hydraulic substances, but are not particularly limited, it can be used at about 1,500~8,000cm 2 / g, preferably 3,000~8,000cm 2 / g, 4,000~7,000 cm 2 / g is more preferable. Coarse grains having a small Blaine specific surface area value may not provide a sufficient neutralization-inhibiting effect, and fine powders exceeding about 8,000 cm 2 / g may result in poor workability.
カルシウムアルミネート類とは、CaOとAl2O3を主体とする化合物を総称するものであり、特に限定されるものではない。その具体例としては、CaO・2Al2O3、CaO・Al2O3、12CaO・7Al2O3、11CaO・7Al2O3・CaF2、3CaO・Al2O3、3CaO・3Al2O3・CaSO4、更に、CaOとAl2O3を主体とする非晶質物質等が挙げられる。 Calcium aluminate is a general term for compounds mainly composed of CaO and Al 2 O 3 and is not particularly limited. Specific examples, CaO · 2Al 2 O 3, CaO · Al 2 O 3, 12CaO · 7Al 2 O 3, 11CaO · 7Al 2 O 3 · CaF 2, 3CaO · Al 2 O 3, 3CaO · 3Al 2 O 3 · CaSO 4, further amorphous material or the like mainly containing CaO and Al 2 O 3 and the like.
これらのカルシウムアルミネート類を工業的に製造する方法としては特に限定されないが、CaO原料としては、石灰石や貝殻等の炭酸カルシウム、消石灰等の水酸化カルシウム、あるいは生石灰等の酸化カルシウム、Al2O3原料としては、例えば、ボーキサイトやアルミドロス、並びにアルミ残灰等を混合し、1,000℃以上の高温で熱処理する方法等を挙げることができる。 There are no particular limitations on the method for industrially producing these calcium aluminates, but the CaO raw materials include calcium carbonate such as limestone and shells, calcium hydroxide such as slaked lime, calcium oxide such as quick lime, Al 2 O Examples of the three raw materials include a method in which bauxite, aluminum dross, aluminum residual ash, and the like are mixed and heat-treated at a high temperature of 1,000 ° C. or higher.
これらのカルシウムアルミネート類を工業的に得る場合、不純物が含まれることがある。その具体例としては、SiO2、Fe2O3、MgO、TiO2、MnO、Na2O、K2O、Li2O、S、P2O5、及びB2O3等が挙げられる。 When these calcium aluminates are obtained industrially, impurities may be contained. Specific examples, SiO 2, Fe 2 O 3 , MgO, TiO 2, MnO, Na 2 O, K 2 O, Li 2 O, S, P 2 O 5, and B 2 O 3 and the like.
化合物としては、4CaO・Al2O3・Fe2O3、6CaO・2Al2O3・Fe2O3、6CaO・Al2O3・2Fe2O3等のカルシウムアルミノフェライト、2CaO・Fe2O3やCaO・Fe2O3等のカルシウムフェライト、ゲーレナイト2CaO・Al2O3・SiO2、アノーサイトCaO・Al2O3・2SiO2等のカルシウムアルミノシリケート、メルビナイト3CaO・MgO・2SiO2、アケルマナイト2CaO・MgO・2SiO2、モンチセライトCaO・MgO・SiO2等のカルシウムマグネシウムシリケート、トライカルシウムシリケート3CaO・SiO2、ダイカルシウムシリケート2CaO・SiO2、ランキナイト3CaO・2SiO2、ワラストナイトCaO・SiO2等のカルシウムシリケート、遊離石灰、リューサイト(K2O、Na2O)・Al2O3・SiO2等を含む場合がある。本発明ではこれらの結晶質又は非晶質が混在していても良い。 Compounds include 4CaO · Al 2 O 3 · Fe 2 O 3 , 6CaO · 2Al 2 O 3 · Fe 2 O 3 , 6CaO · Al 2 O 3 · 2Fe 2 O 3 and other calcium aluminoferrites, 2CaO · Fe 2 O 3 3 and calcium ferrite, such CaO · Fe 2 O 3, gehlenite 2CaO · Al 2 O 3 · SiO 2, anorthite CaO · Al 2 O 3 · 2SiO 2 and calcium aluminosilicate, Merubinaito 3CaO · MgO · 2SiO 2, Akerumanaito 2CaO · MgO · 2SiO 2, Monch celite CaO · MgO · SiO 2 such as calcium magnesium silicate, tri-calcium silicate 3CaO · SiO 2, dicalcium silicate 2CaO · SiO 2, rankinite night 3CaO · 2SiO 2, wollastonite CaO · SiO 2 Calcium silicate, free lime, leucite (K 2 O, Na 2 O), Al 2 O 3 and SiO 2 may be included. In the present invention, these crystalline or amorphous materials may be mixed.
カルシウムアルミネート類の粒度は、特に限定されるものではないが、通常、3,000〜8,000cm2/gが好ましく、4,000〜7,000cm2/gがより好ましい。3,000cm2/g未満では十分な急硬性が発揮されない場合があり、8,000cm2/gを超えると十分な可使時間が確保できない場合がある。 The particle size of the calcium aluminates include, but are not particularly limited, preferably 3,000~8,000cm 2 / g, 4,000~7,000cm 2 / g is more preferable. If it is less than 3,000 cm 2 / g, sufficient rapid hardening may not be exhibited, and if it exceeds 8,000 cm 2 / g, sufficient pot life may not be ensured.
本発明のセッコウ類とは、無水セッコウ、半水セッコウ、二水セッコウを総称するものであり、いかなるものも使用可能であり、これらの１種又は２種以上を併用することもできる。中でも、無水セッコウを選定することが強度発現性の観点から好ましい。 The gypsum of the present invention is a generic term for anhydrous gypsum, semi-water gypsum, and dihydrate gypsum, and any can be used, and one or more of these can be used in combination. Among these, it is preferable to select anhydrous gypsum from the viewpoint of strength development.
セッコウ類の粒度は、特に限定されるものではないが、通常、3,000〜8,000cm2/gが好ましく、4,000〜7,000cm2/gがより好ましい。3,000cm2/g未満では十分な強度発現性得られない場合や長期的に異常膨張を起こす場合があり、8,000cm2/gを超えても更なる効果の増進が期待できない。 The particle size of the gypsum is not particularly limited, usually, preferably 3,000~8,000cm 2 / g, 4,000~7,000cm 2 / g is more preferable. If the strength is less than 3,000 cm 2 / g, sufficient strength development may not be obtained or abnormal expansion may occur in the long term, and even if it exceeds 8,000 cm 2 / g, further enhancement of the effect cannot be expected.
本発明の急硬性セメント混和材の各材料の配合割合は特に限定されるものではないが、通常、非水硬性物質と、カルシウムアルミネート類と、セッコウ類からなる急硬性セメント混和材100部中、非水硬性物質は10〜80部が好ましく、20〜70部がより好ましい。カルシウムアルミネート類は10〜45部が好ましく、15〜40部がより好ましい。セッコウ類は10〜45部が好ましく、15〜40部がより好ましい。 Although the blending ratio of each material of the rapid-hardening cement admixture of the present invention is not particularly limited, it is usually in 100 parts of the quick-hardening cement admixture composed of a non-hydraulic substance, calcium aluminate, and gypsum. The non-hydraulic substance is preferably 10 to 80 parts, more preferably 20 to 70 parts. Calcium aluminates are preferably 10 to 45 parts, more preferably 15 to 40 parts. The gypsum is preferably 10 to 45 parts, more preferably 15 to 40 parts.
上記の配合において非水硬性物質が10部未満だと、中性化抑制効果が十分でない場合があり、80部を超えると、急硬性が得られない場合がある。カルシウムアルミネート類が10未満では、十分な急硬性が得られない場合があり、45部を超えると十分な中性化抑制効果が得られない場合がある。セッコウ類が10未満では、十分な強度発現性が得られない場合があり、45部を超えると十分な中性化抑制効果が得られない場合や長期的に異常膨張を起こす場合がある。 If the non-hydraulic substance is less than 10 parts in the above composition, the neutralization suppressing effect may not be sufficient, and if it exceeds 80 parts, rapid hardening may not be obtained. If the calcium aluminate is less than 10, sufficient rapid hardening may not be obtained, and if it exceeds 45 parts, sufficient neutralization suppressing effect may not be obtained. If the gypsum is less than 10, sufficient strength development may not be obtained, and if it exceeds 45 parts, sufficient neutralization suppressing effect may not be obtained or abnormal expansion may occur in the long term.
本発明の急硬性セメント混和材の使用量は、特に限定されるものではないが、通常、セメントと急硬性セメント混和材からなるセメント組成物100部中、30〜70部が好ましく、40〜60部がより好ましい。 The amount of the rapid-hardening cement admixture of the present invention is not particularly limited, but usually 30 to 70 parts are preferable in 100 parts of a cement composition composed of cement and the quick-hardening cement admixture, and 40 to 60 Part is more preferred.
急硬性セメント混和材の使用量が少ないと十分な急硬性や中性化抵抗性が得られない場合があり、急硬性セメント混和材の使用量が過剰の場合には、十分な急硬性や中性化抵抗性が得られない傾向にあり、特に中性化抵抗性が著しく低下する。 If the amount of rapid-hardening cement admixture is small, sufficient rapid hardening and neutralization resistance may not be obtained.If the amount of rapid-hardening cement admixture is excessive, sufficient rapid hardening or moderate There is a tendency that the neutralization resistance cannot be obtained, and in particular, the neutralization resistance is remarkably lowered.
本発明において水の使用量は特に限定されるものではなく、通常の使用範囲が使用される。具体的には、水／セメント組成物比で25〜75%の範囲とすることが好ましく、30〜60%の範囲がより好ましい。水分が少ないと十分な作業性が確保できない場合があり、水分が過剰な場合には強度発現性や中性化抑制効果が十分に発揮されない場合がある。 In this invention, the usage-amount of water is not specifically limited, A normal usage range is used. Specifically, the water / cement composition ratio is preferably 25 to 75%, and more preferably 30 to 60%. If the water content is low, sufficient workability may not be ensured. If the water content is excessive, the strength development and neutralization suppressing effect may not be sufficiently exhibited.
本発明で使用するセメントとしては、普通、早強、超早強、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、高炉スラグ、フライアッシュ、又はシリカを混合した各種混合セメント、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰等を原料として製造された廃棄物利用セメント（エコセメント)、及び石灰石微粉末や高炉徐冷スラグ微粉末等を混合した各種フィラーセメント等が挙げられ、これらのうちの1種又は2種以上が使用可能である。 As the cement used in the present invention, various portland cements such as normal, early strength, super early strength, low heat, and moderate heat, various mixed cements obtained by mixing these portland cements with blast furnace slag, fly ash, or silica, urban Waste-use cement (eco-cement) manufactured using waste incineration ash, sewage sludge incineration ash, etc., and various filler cements mixed with limestone fine powder or blast furnace slow-cooled slag fine powder, etc. One or more of these can be used.
本発明のモルタル組成物に用いる細骨材は、特に限定されないが、通常、ケイ石系や石灰石系の天然骨材、高炉徐冷スラグの細骨材、及び再生細骨材等が使用可能である。最近では電気炉酸化期スラグや転炉スラグ等の製鋼スラグ系骨材も検討されている。これらのうちの1種又は2種以上を併用できる。 The fine aggregate used in the mortar composition of the present invention is not particularly limited, but usually, a quartzite-based or limestone-based natural aggregate, a blast furnace annealed slag fine aggregate, a regenerated fine aggregate, and the like can be used. is there. Recently, steelmaking slag aggregates such as electric furnace oxidation period slag and converter slag have been studied. One or more of these can be used in combination.
細骨材の使用量は、特に限定されないが、通常、セメント組成物と細骨材の質量割合で、1対3以下の範囲で使用することができ、1対2以下で使用されることが多い。細骨材の使用量が多いと、混練性や作業性が悪くなる場合がある。また、必要に応じて本発明のモルタル組成物に粗骨材を添加し、急硬性コンクリートとしてもよい。 Although the amount of fine aggregate used is not particularly limited, it can usually be used in a range of 1 to 3 or less, and 1 to 2 or less, in terms of the mass ratio of cement composition and fine aggregate. Many. When the amount of fine aggregate used is large, kneading properties and workability may be deteriorated. In addition, if necessary, coarse aggregate may be added to the mortar composition of the present invention to obtain rapid hardening concrete.
本発明で言う、凝結調節剤とは、特に限定されないが、例えば、クエン酸、酒石酸、グルコン酸、リンゴ酸等のオキシカルボン酸やこれらのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アルミニウム塩、アンモニウム塩、更に、アルカリ金属の炭酸塩や重炭酸塩等の1種又は2種以上を使用できる。 The setting regulator referred to in the present invention is not particularly limited. For example, oxycarboxylic acids such as citric acid, tartaric acid, gluconic acid, malic acid, alkali metal salts thereof, alkaline earth metal salts, aluminum salts, ammonium salts, and the like. One or more of salts, and alkali metal carbonates and bicarbonates can be used.
凝結調節剤の配合量は特に限定されるものではないが、通常、セメント組成物100部に対して2部以内の範囲で用いられ、0.1部〜1部の範囲で用いられることが多い。凝結調節剤が不足すると可使時間が短かくなることがあり、凝結調整剤を過剰に配合すると強度発現性が十分でない場合がある。 The blending amount of the setting regulator is not particularly limited, but is usually used within a range of 2 parts or less with respect to 100 parts of the cement composition, and is often used within a range of 0.1 parts to 1 part. If the setting regulator is insufficient, the pot life may be shortened, and if the setting regulator is added excessively, strength development may not be sufficient.
本発明では膨張材、減水剤、AE減水剤、高性能減水剤、高性能AE減水剤、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、ポリマー、スチールファイバー、ビニロンファイバー、炭素繊維等の繊維質物質、ベントナイト等の粘土鉱物、ハイドロタルサイト等のアニオン交換体等の添加剤、高炉水砕スラグ微粉末や高炉徐冷スラグ微粉末や石灰石微粉末やフライアッシュやシリカフューム等の混和材等、通常のセメント材料に用いられる添加剤や混和材料等を1種類又は2種類以上併用できる。 In the present invention, expansion material, water reducing agent, AE water reducing agent, high performance water reducing agent, high performance AE water reducing agent, antifoaming agent, thickener, rust preventive agent, antifreeze agent, shrinkage reducing agent, polymer, steel fiber, vinylon fiber , Carbon fiber and other fibrous materials, bentonite and other clay minerals, hydrotalcite and other anion exchanger additives, ground granulated blast furnace slag, ground granulated blast furnace slag, fine limestone powder, fly ash and silica fume One type or two or more types of additives and admixtures used in ordinary cement materials, such as admixtures, etc., can be used.
本発明において、各材料及び水の混合方法も特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合しても良いし、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。また、材料の一部を水と混合した後に残りの材料を混合しても良い。 In the present invention, the mixing method of each material and water is not particularly limited, and the respective materials may be mixed at the time of construction, or a part or all of them may be mixed in advance. Moreover, after mixing a part of material with water, you may mix the remaining material.
非水硬性化合物と、カルシウムアルミネート類と、セッコウ類を表１に示すように配合して急硬性セメント混和材を調製した。この急硬性セメント混和材を用いて、普通セメントと急硬性セメント混和材からなるセメント組成物100部中、急硬性セメント混和材を50部使用し、JIS R 5201に準じてモルタルを調製した。圧縮強さ、中性化深さ、中性化後の圧縮強さを評価した。結果を表１に併記する。 A non-hydraulic compound, calcium aluminate, and gypsum were blended as shown in Table 1 to prepare a quick-hardening cement admixture. Using this quick-hardening cement admixture, 50 parts of the quick-hardening cement admixture was used in 100 parts of a cement composition composed of ordinary cement and quick-hardening cement admixture, and mortar was prepared according to JIS R 5201. The compressive strength, the neutralization depth, and the compressive strength after neutralization were evaluated. The results are also shown in Table 1.
＜使用材料＞
普通セメント ：普通ポルトランドセメント、電気化学工業社製、比重3.15。
水 ：水道水
細骨材(a) ：ケイ石系骨材、JIS R 5201で使用する標準砂、比重2.62。
炭酸カルシウム：試薬１級、市販品
二酸化ケイ素 ：試薬１級、市販品
セッコウ類(1) ：天然無水セッコウ粉砕品、ブレーン比表面積5,000cm2/g
非水硬性物質Ａ：γ-2CaO・SiO2、2モルの炭酸カルシウムと１モルの二酸化ケイ素を配合して1,450℃で焼成して合成。比重3.01、ブレーン比表面積4,000cm2/g、フッ素は検出下限以下。
非水硬性物質Ｂ：α型ワラストナイト、合成品。比重2.93、ブレーン比表面積4,000cm2/g、フッ素は検出下限以下。
非水硬性物質Ｃ：メルヴィナイト、合成品。比重3.33、ブレーン比表面積4,000cm2/g、フッ素は検出下限以下。
非水硬性物質Ｄ：電気炉還元期スラグ、酸化物換算CaO含有量52%、酸化物換算SiO2含有量27%、Al2O3含有量11%、MgO含有量0.5%、フッ素含有量0.7%、S含有量0.5%。主な化合物相はγ-2CaO・SiO2含有量約45%、α型ワラストナイト約20%、及び12CaO・7Al2O3固溶体約25%、比重3.06、ブレーン比表面積4,000cm2/g。非水硬性化合物含有量はγ-2CaO・SiO2含有量45%とα型ワラストナイトの含有量20%の和で約65%。
非水硬性物質Ｅ：ステンレススラグ、CaO含有量52%、SiO2含有量28%、MgO含有量10%、Al2O3含有量7%、Na2O含有量0.5%、フッ素含有量0.5%。主な化合物相はγ-2CaO・SiO2含有量約35%、メルヴィナイト約44%、12CaO・7Al2O3固溶体約14%、及び遊離マグネシア約4%。比重3.14、ブレーン比表面積4,000cm2/g。非水硬性化合物含有量はγ-2CaO・SiO2含有量35%とメルヴィナイトの含有量44%の和で約79%。
非水硬性物質Ｆ：電気炉還元期スラグ、酸化物換算CaO含有量53%、酸化物換算SiO2含有量35%、Al2O3含有量4%、MgO含有量6%、フッ素含有量1.5%、S含有量0.5%。主な化合物相はγ-2CaO・SiO2含有量約40%、カスピディン14%、メルヴィナイト40%、比重3.04、ブレーン比表面積4,000cm2/g。非水硬性化合物含有量はγ-2CaO・SiO2含有量40%と、カスピディン含有量の14%と、メルヴィナイト含有量40%の和で約95%。
非水硬性物質Ｇ：電気炉還元期スラグ、酸化物換算CaO含有量53%、酸化物換算SiO2含有量26%、Al2O3含有量13%、MgO含有量5%、フッ素含有量2.0%、S含有量0.5%。主な化合物相はγ-2CaO・SiO2含有量約40%、カスピディン12%、メルヴィナイト18%、及び12CaO・7Al2O3固溶体約25%、比重3.03、ブレーン比表面積4,000cm2/g。非水硬性化合物含有量はγ-2CaO・SiO2含有量40%と、カスピディン含有量の12%と、メルヴィナイト含有量18%の和で約70%。
非水硬性物質Ｈ：石灰石粉、新潟県青海鉱山産の石灰石の粉砕物、比重2.71、ブレーン比表面積4,000cm2/g。
非水硬性物質Ｉ：ケイ石粉、7号ケイ砂の粉砕物、比重2.64、ブレーン比表面積4,000cm2/g。
カルシウムアルミネート類イ：非晶質カルシウムアルミネート、炭酸カルシウム12モルと酸化アルミニウム7モルを混合して1,350℃で3時間焼成する工程を2回繰り返して合成した12CaO・7Al2O3にシリカを3%加えて1,650℃で溶融し、急冷して合成。ブレーン比表面積5,000cm2/g。
カルシウムアルミネート類ロ：12CaO・7Al2O3、炭酸カルシウム12モルと酸化アルミニウム７モルを混合して1、350℃で3時間焼成する工程を2回繰り返して合成。ブレーン比表面積5,000cm2/g。
カルシウムアルミネート類ハ：3CaO・Al2O3、炭酸カルシウム3モルと酸化アルミニウム１モルを混合して1,350℃で3時間焼成する工程を2回繰り返して合成。ブレーン比表面積5,000cm2/g。
カルシウムアルミネート類ニ：CaO・Al2O3、炭酸カルシウム１モルと酸化アルミニウム１モルを混合して1,500℃で3時間焼成する工程を2回繰り返して合成。ブレーン比表面積5,000cm2/g。
<Materials used>
Ordinary cement: Ordinary Portland cement, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., specific gravity 3.15.
Water: Tap water fine aggregate (a): Silica-based aggregate, standard sand used in JIS R 5201, specific gravity 2.62.
Calcium carbonate: Reagent grade 1, commercially available silicon dioxide: Reagent grade 1, commercially available gypsum (1): Natural anhydrous gypsum ground product, Blaine specific surface area 5,000cm 2 / g
Non-hydraulic substance A: γ-2CaO · SiO 2 , compounded with 2 moles of calcium carbonate and 1 mole of silicon dioxide and fired at 1,450 ° C. Specific gravity 3.01, Blaine specific surface area 4,000cm 2 / g, fluorine is below the lower limit of detection.
Non-hydraulic substance B: α-type wollastonite, synthetic product. Specific gravity 2.93, Blaine specific surface area 4,000cm 2 / g, fluorine is below the lower limit of detection.
Non-hydraulic substance C: Melvinite, synthetic product. Specific gravity 3.33, Blaine specific surface area 4,000cm 2 / g, fluorine is below the lower limit of detection.
Non-hydraulic substance D: Electric furnace reduction period slag, oxide equivalent CaO content 52%, oxide equivalent SiO 2 content 27%, Al 2 O 3 content 11%, MgO content 0.5%, fluorine content 0.7 %, S content 0.5%. The main compound phase is about 45% γ-2CaO · SiO 2 content, about 20% α-type wollastonite, and about 25% 12CaO · 7Al 2 O 3 solid solution, specific gravity is 3.06, and Blaine specific surface area is 4,000 cm 2 / g. Non-hydraulic compound content is approximately 65%, the sum of 45% γ-2CaO · SiO 2 content and 20% α-wollastonite content.
Non-hydraulic substance E: stainless steel slag, CaO content 52%, SiO 2 content 28%, MgO content 10%, Al 2 O 3 content 7%, Na 2 O content 0.5%, fluorine content 0.5% . The main compound phases are about 35% γ-2CaO · SiO 2 content, about 44% melvinite, about 14% 12CaO · 7Al 2 O 3 solid solution, and about 4% free magnesia. Specific gravity 3.14, Blaine specific surface area 4,000cm 2 / g. The non-hydraulic compound content is approximately 79%, the sum of 35% γ-2CaO · SiO 2 content and 44% melvinite content.
Non-hydraulic substance F: Electric furnace reduction period slag, oxide-converted CaO content 53%, oxide-converted SiO 2 content 35%, Al 2 O 3 content 4%, MgO content 6%, fluorine content 1.5 %, S content 0.5%. The main compound phase is approximately 40% γ-2CaO · SiO 2 content, 14% caspidine, 40% mervinite, specific gravity 3.04, and Blaine specific surface area 4,000 cm 2 / g. The non-hydraulic compound content is about 95%, which is the sum of the γ-2CaO · SiO 2 content of 40%, the caspidine content of 14%, and the mervinite content of 40%.
Non-hydraulic substance G: Electric furnace reduction period slag, oxide equivalent CaO content 53%, oxide equivalent SiO 2 content 26%, Al 2 O 3 content 13%, MgO content 5%, fluorine content 2.0 %, S content 0.5%. The main compound phase is about 40% γ-2CaO · SiO 2 content, 12% caspidine, 18% mervinite, and about 25% 12CaO · 7Al 2 O 3 solid solution, specific gravity 3.03, and Blaine specific surface area 4,000 cm 2 / g. The non-hydraulic compound content is approximately 70%, which is the sum of 40% γ-2CaO · SiO 2 content, 12% caspidine content and 18% mervinite content.
Non-hydraulic substance H: Limestone powder, pulverized limestone from Aomi mine, Niigata Prefecture, specific gravity 2.71, Blaine specific surface area 4,000cm 2 / g.
Non-hydraulic substance I: quartzite powder, pulverized No. 7 silica sand, specific gravity 2.64, Blaine specific surface area 4,000 cm 2 / g.
Calcium aluminate a: Amorphous calcium aluminate, 12 mol of calcium carbonate and 7 mol of aluminum oxide are mixed and calcined at 1,350 ° C. for 3 hours, and the silica is added to 12CaO · 7Al 2 O 3 which is synthesized twice. Add 3%, melt at 1,650 ° C, and cool and synthesize. Blaine specific surface area 5,000cm 2 / g.
Calcium aluminates b: 12CaO · 7Al 2 O 3 , 12 moles of calcium carbonate and 7 moles of aluminum oxide mixed and fired at 1,350 ° C. for 3 hours and synthesized twice. Blaine specific surface area 5,000cm 2 / g.
Calcium aluminate C: 3CaO · Al 2 O 3 , 3 moles of calcium carbonate and 1 mole of aluminum oxide are mixed and fired at 1,350 ° C for 3 hours and synthesized twice. Blaine specific surface area 5,000cm 2 / g.
Calcium aluminates: synthesized by repeating CaO · Al 2 O 3 , 1 mol of calcium carbonate and 1 mol of aluminum oxide and firing at 1,500 ° C. for 3 hours twice. Blaine specific surface area 5,000cm 2 / g.
＜測定方法＞
圧縮強さ：10cmφ×20cmの硬化体を作製し、材齢6時間後の圧縮強さをJIS R 5201に準じて測定した。
中性化深さ（促進中性化試験）：10cmφ×20cmの硬化体を材齢28日まで20℃水中養生を施した後、30℃・相対湿度60%・炭酸ガス濃度5%の環境で4週間促進中性化を行った。促進中性化後、コンクリート断面にフェノールフタレイン1%アルコール溶液を塗布して中性化深さを確認した。
中性化後の圧縮強さ：促進中性化により、完全に中性化された供試体の圧縮強さを測定した。
<Measurement method>
Compressive strength: A cured body of 10 cmφ × 20 cm was prepared, and the compressive strength after 6 hours of age was measured according to JIS R 5201.
Neutralization depth (accelerated neutralization test): After curing a 10cmφ × 20cm cured body at 20 ° C under water until the age of 28 days, in an environment of 30 ° C, relative humidity 60%, carbon dioxide concentration 5% Neutralization was promoted for 4 weeks. After accelerated neutralization, a phenolphthalein 1% alcohol solution was applied to the concrete cross section to confirm the neutralization depth.
Compressive strength after neutralization: The compressive strength of the specimen completely neutralized by accelerated neutralization was measured.
注： (1)＊印は6時間で硬化しなかったため圧縮強さ、中性化深さ、及び中性化後の圧縮強さを測定しなかったことを示す。
Notes: (1) * indicates that the compressive strength, neutralization depth, and compressive strength after neutralization were not measured because it did not cure in 6 hours.
セメントを高炉セメントとしたこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に示す。 The same operation as in Experimental Example 1 was performed except that the cement was changed to blast furnace cement. The results are shown in Table 2.
＜使用材料＞
高炉セメント：高炉セメントＢ種、電気化学工業社製、比重3.06
<Materials used>
Blast furnace cement: Blast furnace cement type B, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., specific gravity 3.06
注：＊印は6時間で硬化しなかったため圧縮強さ、中性化深さ、及び中性化後の圧縮強さを測定しなかったことを示す。
Note: * indicates that compression strength, neutralization depth, and compression strength after neutralization were not measured because it did not cure in 6 hours.
急硬性セメント混和材Aの使用量を表に示すように変化したこと以外は実施例２と同様に行った。結果を表３に示す。 The same procedure as in Example 2 was conducted except that the amount of the rapid-hardening cement admixture A was changed as shown in the table. The results are shown in Table 3.
注：＊印は6時間で硬化しなかったため圧縮強さ、中性化深さ、及び中性化後の圧縮強さを測定しなかったことを示す。
Note: * indicates that compression strength, neutralization depth, and compression strength after neutralization were not measured because it did not cure in 6 hours.
非水硬性物質A50部、カルシウムアルミネート類イ25部及びセッコウ類(1)25部からなる急硬性セメント混和材を使用し、非水硬性物質Ａの粒度を表４に示すように変化したこと以外は実験例２と同様に行った。結果を表４に示す。 Using a quick-hardening cement admixture consisting of 50 parts of non-hydraulic substance A, 25 parts of calcium aluminate A and 25 parts of gypsum (1), the particle size of non-hydraulic substance A was changed as shown in Table 4 Except that, the same procedure as in Experimental Example 2 was performed. The results are shown in Table 4.
非水硬性物質A50部、カルシウムアルミネート類イ25部及びセッコウ類(1)25部からなる急硬性セメント混和材を使用し、細骨材の種類や、セメント組成物100部中の細骨材使用量を表５に示すように変化したこと以外は実施例２と同様に行った。結果を表５に併記した。 Uses quick-hardening cement admixture consisting of 50 parts of non-hydraulic substance A, 25 parts of calcium aluminate and gypsum (1) 25 parts, fine aggregate type and fine aggregate in 100 parts of cement composition The same procedure as in Example 2 was performed except that the amount used was changed as shown in Table 5. The results are also shown in Table 5.
＜使用材料＞
細骨材(b)：石灰石系天然骨材、新潟県青海鉱山産、比重2.71
細骨材(c)：高炉徐冷スラグ系骨材：比重2.98
細骨材(d)：再生骨材、加熱すりもみ法により再生された骨材、比重2.58
細骨材(e)：製鋼スラグ系骨材、電気炉酸化期スラグ、比重3.48
<Materials used>
Fine aggregate (b): Limestone natural aggregate, Aomi mine, Niigata prefecture, specific gravity 2.71
Fine aggregate (c): Blast furnace slow-cooled slag aggregate: Specific gravity 2.98
Fine aggregate (d): Recycled aggregate, aggregate regenerated by hot grinding method, specific gravity 2.58
Fine aggregate (e): Steelmaking slag aggregate, electric furnace oxidation period slag, specific gravity 3.48
本発明の急硬性セメント混和材を用いることにより、これまで有効な活用方法が見出されずにいた産業副産物の一種である製鋼スラグが有効利用できるだけでなく、極めて中性化抑制効果に優れる急硬性のセメント組成物やモルタル組成物が得られる。本発明のセメント組成物等は、土木・建築業界等において使用されるセメント混和材及びセメント組成物用途に適する。
By using the rapid-hardening cement admixture of the present invention, steelmaking slag, which is a kind of industrial by-product for which no effective utilization method has been found so far, can be used effectively, and it has an extremely excellent effect of suppressing neutralization. A cement composition and a mortar composition are obtained. The cement composition of the present invention is suitable for cement admixtures and cement composition applications used in the civil engineering and construction industries.
Claims (8)
A quick-hardening mortar composition comprising fine aggregate and the cement composition according to claim 5.
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