JP2007254196A

JP2007254196A - 水硬性組成物

Info

Publication number: JP2007254196A
Application number: JP2006079080A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Saitani; 一雄歳谷; Toshiyuki Takahashi; 俊之高橋; Norihiko Sawabe; 則彦澤邊; Koji Makita; 浩司蒔田
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 2006-03-22
Filing date: 2006-03-22
Publication date: 2007-10-04

Abstract

【課題】本発明は、硬化物の強度を向上させた水硬性組成物を提供することを目的とした。
【解決手段】アルミナセメント３０〜７０質量部、ポルトランドセメント０〜４５質量部（但し０質量部を除く）及び石膏１５〜５０質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及び石膏の合計は、１００質量部である。）からなる水硬性成分と、凝結調整剤とを含む水硬性組成物であり、
凝結調整剤が、第二リン酸ナトリウム及び酒石酸ナトリウムを含むことを特徴とする水硬性組成物を提供すること。
【選択図】なし

Description

本発明は、土木・建築分野に使用されるアルミニウムセメントを主成分として含む強度に優れる水硬性組成物水硬性組成物及びこれらのモルタル及び硬化体に関する。

特許文献１には、アルミナセメント、ポルトランドセメント、石膏、高炉スラグからなる水硬性成分と、リチウム塩とホウ酸化合物よりなる凝結調整剤と、減水剤と、増粘剤とからなる組成物が開示されている。
特許文献２には、アルミナセメント、ポルトランドセメント、石膏、高炉スラグからなる水硬性成分と、減水剤と、増粘剤とからなる組成物が開示されている。
特許文献３には、セメント、ポゾラン物質、ブレーン値６０００ｃｍ^２／ｇ〜１５０００ｃｍ^２／ｇの石こう類、石灰類、アルミナセメント、凝結遅延剤及び速硬性改善剤からなる組成物であることを特徴とする一粉型超速硬性セメント組成物が開示されている。

特開２０００−２１１９６１号公報特開２０００−３０２５１９号公報特開平１１−２１７２５３号公報

本発明は、硬化物の強度を向上させた水硬性組成物を提供することを目的とした。

本発明の第一は、アルミナセメント３０〜７０質量部、ポルトランドセメント０〜４５質量部（但し０質量部を除く）及び石膏１５〜５０質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及び石膏の合計は、１００質量部である。）からなる水硬性成分と、凝結調整剤とを含む水硬性組成物であり、
凝結調整剤が、第二リン酸ナトリウム及び酒石酸ナトリウムを含むことを特徴とする水硬性組成物を提供することである。

本発明の第二は、本発明の第一の水硬性組成物と水とを混練して得られるモルタルを提供することである。
本発明の第三は、本発明の第一の水硬性組成物と水との配合物を硬化させて得られる硬化物を提供することである。

本発明の水硬性組成物の好ましい態様を以下に示す。好ましい態様は複数組み合わせることができる。
１）水硬性成分が、アルミナセメント３５〜４８質量部、ポルトランドセメント２７〜４１質量部及び石膏２３．５〜２７質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及び石膏の合計は、１００質量部である。）の３成分を含むこと、さらにアルミナセメント４０〜４２質量部、ポルトランドセメント３３〜３６質量部及び石膏２４〜２６質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及び石膏の合計は、１００質量部である。）の水硬性成分を含むこと。
２）水硬性組成物は、無機成分を含むこと、さらに無機成分は水硬性成分１００質量部に対して、３０〜３５０質量部を含むこと。
３）水硬性組成物は、水硬性成分１００質量部に対して、細骨材６０〜３００質量部を含むこと。
４）水硬性組成物は、減水剤を含むこと、さらに水硬性成分１００質量部に対して、減水剤０．０１〜１．０質量部を含むこと。
５）水硬性組成物は、増粘剤を含むこと、さらに水硬性成分１００質量部に対して、増粘剤０．０５〜１質量部を含むこと。
６）水硬性組成物は、消泡剤を含むこと。

本発明は、硬化物の強度に優れる水硬性組成物である。

水硬性成分は、アルミナセメント、ポルトランドセメント及び石膏の３成分である。
水硬性組成物において、水硬性成分はアルミナセメント３５〜５０質量部、ポルトランドセメント２５〜４２質量部及び石膏２３〜２７質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及び石膏の合計は、１００質量部である。）であり、
好ましくは水硬性成分はアルミナセメント３５〜４８質量部、ポルトランドセメント２７〜４１質量部及び石膏２３．５〜２７質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及び石膏の合計は、１００質量部である。）であり、
さらに好ましくは水硬性成分はアルミナセメント３５〜４６質量部、ポルトランドセメント２９〜４１質量部及び石膏２３．５〜２６．５質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及び石膏の合計は、１００質量部である。）であり、
より好ましくは水硬性成分はアルミナセメント３６〜４４質量部、ポルトランドセメント３１〜３９質量部及び石膏２４〜２６．５質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及び石膏の合計は、１００質量部である。）であり、
特に好ましくは水硬性成分はアルミナセメント４０〜４２質量部、ポルトランドセメント３３〜３６質量部及び石膏２４〜２６質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及び石膏の合計は、１００質量部である。）である。
水硬性成分において、アルミナセメント、ポルトランドセメント及び石膏の３成分の上記の配合組成は、防錆性に優れ、硬化物の強度に優れる。

アルミナセメントは、潜在的に急硬性を有しており、硬化後は耐化学薬品性、耐火性に優れた硬化体を与える。また、潜在水硬性を有する高炉スラグの存在により、その欠点である硬化体強度の経時的な低下も抑制される。アルミナセメントは鉱物組成が異なるものが数種知られ市販されており、何れも主成分はモノカルシウムアルミネート（ＣＡ）であるが、強度の面からは、ＣＡ成分が多く且つＣ_４ＡＦ等の少量成分が少ないアルミナセメントが好ましい。

ポルトランドセメントは、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などを用いることができる。水硬性成分としてポルトランドセメントを用いることにより、コスト低減に効果が認められ好ましい。
ポルトランドセメントは、ポルトランドセメントと無機成分との混合物である高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメントなどの混合セメントを用いることができる。

石膏は、無水、半水等の各石膏がその種を問わず１種又は２種以上の混合物として使用できる。石膏は急硬性であり、また、硬化後の寸法安定性保持成分として働くものである。特に石膏は、ブレーン比表面積が４０００ｃｍ^２／ｇ以上、好ましくは７８００ｃｍ^２／ｇ以上を用いることにより強度が向上する。

本発明の水硬性組成物は、必要に応じて無機成分を本発明の特性を損なわない範囲で含むことができる。
無機成分としては、高炉スラグなどのスラグ、シリカフューム、シリカダスト、フライアッシュなどを用いることができる。
本発明の水硬性組成物において、無機成分は、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは３０〜３５０質量部、さらに好ましくは４０〜２５０質量部、より好ましくは５０〜２００質量部、特に好ましくは６０〜１５０質量部を含むことができる。

特に無機成分としては、高炉スラグが好ましく、乾燥収縮による硬化体の耐クラック性を高めるだけでなく、アルミナセメントの硬化体強度を向上させる効果も有している。
高炉スラグは、ＪＩＳ・Ａ−６２０６に規定されるブレーン比表面積３０００ｃｍ^２／ｇ以上のものを用いることができる。

本発明の水硬性組成物は、生石灰、消石灰、仮焼ドロマイトなどの石灰類を含んでもよいし、或いは含まなくても良い。

本発明の水硬性組成物は、必要に応じてさらに細骨材を本発明の特性を損なわない範囲で含むことができる。
本発明の水硬性組成物は、細骨材を水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは６０〜３００質量部、さらに好ましくは９０〜２７５質量部、より好ましくは１２０〜２５０質量部、特に好ましくは１５０〜２２０質量部含むことが好ましい。

細骨材としては、粒径２ｍｍ以下の骨材、好ましくは粒径０．１〜２ｍｍの骨材、さらに好ましくは粒径０．１５〜１．５ｍｍの骨材、特に好ましくは０．２〜１ｍｍの骨材を主成分としている。
細骨材としては、珪砂、川砂、海砂、山砂、砕砂などの砂類、アルミナクリンカー、シリカ粉、粘土鉱物、廃ＦＣＣ触媒、石灰石などの無機質材、ウレタン砕、ＥＶＡフォーム、発砲樹脂などの樹脂粉砕物などを用いることができる。
特に細骨材としては、珪砂、川砂、海砂、廃ＦＣＣ触媒、石英粉末、アルミナクリンカーなどが好ましく用いることが出来る。
細骨材の粒径は、ＪＩＳ・Ｚ−８８０１で規定される呼び寸法の異なる数個のふるいを用いて測定する。
特に細骨材は、ＦＣＣ触媒及び／又は砂類とを含むことが好ましく、ＦＣＣ触媒０〜３０質量部及び砂類は７０〜１００質量部、さらに好ましくはＦＣＣ触媒を１〜２０質量部及び珪砂は８０〜９９質量部、特に好ましくはＦＣＣ触媒を２〜１０質量部及び珪砂は９０〜９８質量部を併用することが好ましい。
ＦＣＣ触媒は、市販のＦＣＣ触媒、使用済みのＦＣＣ廃触媒などを用いることが出来る。ＦＣＣとは、触媒と原料油が流動床雰囲気で接触分解する過程の総称であり、ＦＣＣ触媒は、低品位の重質原料油からガソリンやＬＣＯを分留する過程で、分子量の大きな残油の分解やＶ、Ｎｉなどのメタルトラップ剤として使用されるものである。

本発明の水硬性組成物は、必要に応じてさらに減水剤及び／又は増粘剤を本発明の特性を損なわない範囲で含むことができ、減水剤及び／又は増粘剤は、水硬性成分１００質量部に対して、減水剤が０．０１〜１質量部、増粘剤が０．０５〜１質量部の範囲で含むことが好ましい。

本発明の水硬性組成物は、必要に応じてさらに消泡剤を本発明の特性を損なわない範囲で含むことができ、消泡剤は、水硬性成分１００質量部に対し、消泡剤２質量部以下を含むことが好ましい。

減水剤は、ナフタレン系、メラミン系、ポリカルボン酸系などを用いることが出来、併用する増粘剤との最適な組合わせとなるのは、ポリカルボン酸系が好ましい。
減水剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、水硬性成分１００質量部に対して０．０１〜１質量部、さらに０．０２〜０．５質量部、特に０．０５〜０．３質量部が好ましい。

増粘剤は、セルロース系、蛋白質系、ラテックス系、および水溶性ポリマー系などを用いることが出来、特にセルロース系などを用いることが出来る。
増粘剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、水硬性成分１００質量部に対して０．０５〜１質量部、さらに０．１〜０．７５質量部、特に０．２〜０．５質量部含むことが好ましい。増粘剤の添加量が多くなると、流動性の低下を招く恐れがあり好ましくない。
増粘剤及び消泡剤を併用して用いることは、骨材分離の抑制、気泡発生の抑制、硬化体表面の改善に好ましい効果を与えるために好ましい。

消泡剤は、シリコン系、アルコール系、ポリエーテル系などの合成物質、石油精製由来の鉱物油系又は植物由来の天然物質鉱油系など、公知のものを用いることが出来る。
消泡剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、水硬性成分１００質量部に対して、２質量部以下、さらに１質量部以下、特に０．２質量部以下が好ましい。消泡剤の添加量は、上記より多く添加する場合、消泡効果の向上がみとめられない場合がある。

凝結調整剤は、第二リン酸ナトリウム及び酒石酸ナトリウムを必須成分として含むものであり、その他の公知の凝結調整剤を本発明の特性を損なわない範囲で適宜添加することができ、凝結促進剤（凝結又は硬化の促進を行う成分）及び／又は凝結遅延剤（凝結遅延を行う成分）の種類、添加量及び混合比率を適宜選択して、水硬性組成物に添加することにより、水硬性組成物の可使時間を調整することができると共に、硬化時間及び硬化速度も調整することができる。可使時間を調整することで、施工が非常に容易になるため好ましい。又、硬化時間及び硬化速度も調整することで、硬化時に発生するクラックや硬化後に発生する白華を防止できると共に、速硬性を与えることで早期開放か可能になるため好ましい。
本発明の水硬性組成物は、必要に応じてさらに凝結調整剤を本発明の特性を損なわない範囲で含むことができ、凝結調整剤は、水硬性成分１００質量部に対し、凝結調整剤０．０５〜５質量部を含むことが好ましい。

本発明の水硬性組成物は、水硬性成分１００質量部に対し、
無機成分が３０〜３５０質量部、細骨材が６０〜３００質量部、減水剤が０．０１〜１．０質量部、増粘剤０．０５〜１質量部、凝結調整剤が第二リン酸ナトリウム及び酒石酸ナトリウムを必須成分として含み０．０５〜５質量部及び消泡剤２質量部以下とから選ばれる成分を少なくとも１種含むことが好ましい。

本発明の水硬性組成物は、さらに特性を損なわない範囲で水を加えることにより、流動性及び流動保持性を有するモルタル又はセメントとして用いることができる。
本発明の水硬性組成物は、水を水硬性成分１００質量部に対し、５６〜１２０質量部、さらに７２〜１１２質量部、特に８８〜１０４質量部加えて用いることが好ましい。
本発明の水硬性組成物は、水を水硬性組成物１００質量部に対し、１４〜３０質量部、さらに１８〜２８質量部、特に２２〜２６質量部加えて用いることが好ましい。

本発明の水硬性組成物は、学校、マンション、コンビニエンスストア、病院、ベランダ、屋上などの床下地材、壁下地材などに用いることが出来る。
本発明の水硬性組成物は、学校、マンション、コンビニエンスストア、病院、ベランダ、屋上などの床下地材、壁下地材などのセルフレベリング材に用いることが出来る。
本発明の水硬性組成物は、土木建築用などに用いることができる。

本発明の水硬性組成物は、曲げ強度が好ましくは３．８Ｎ／ｍｍ^２以上、さらに好ましくは３．９Ｎ／ｍｍ^２以上、より好ましくは４．０Ｎ／ｍｍ^２以上、特に好ましくは４．２Ｎ／ｍｍ^２以上であり、
圧縮強度が好ましくは１７Ｎ／ｍｍ^２以上、さらに好ましくは２０Ｎ／ｍｍ^２以上、より好ましくは２３Ｎ／ｍｍ^２以上、特に好ましくは２５Ｎ／ｍｍ^２以上の硬化物（２４時間養生＋１４日追加養生）を得ることができる。

以下、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明する。但し、本発明は下記実施例により制限されるものでない。

１．ブレーン比表面積の評価法：ＪＩＳ・Ｒ−５２０１に規定されているブレーン空気透過装置を使用して測定する。

［実施例１〜２０］
（１）使用材料：以下の材料を使用した。
・アルミナセメント：ブレーン比表面積３，３００ｃｍ^２／ｇ、モノカルシウムアルミネート含有量４５重量％（ラファージュアルミネート品）。
・ポルトランドセメント：早強ポルトランドセメント、ブレーン比表面積４，５００ｃｍ^２／ｇ（宇部三菱セメント（株）品）。
・石膏： II型無水石膏、ブレーン比表面積５３４０ｃｍ^２／ｇ（セントラル硝子（株）品）。
・高炉スラグ：ブレーン比表面積４４００ｃｍ^２／ｇ（宇部三菱セメント（株）品）。
・ＦＣＣ触媒：使用済みのＦＣＣ廃触媒を用い、比表面積１００ｍ^２／ｇ（出光興産（株）品）。
・珪砂：６号珪砂（東海サンド（株）品）。
・遅延剤：酒石酸ナトリウム（扶桑化学工業（株）品）と第二リン酸ナトリウム。
・減水剤：ポリカルボン酸系減水剤（花王（株）品）。
・増粘剤：メチルセルロース系増粘剤：マーポローズＥＭＰ−３０（松本油脂製薬（株）品）。
・消泡剤：ポリエーテル系消泡剤：７７−Ｐ（サンノプコ（株）品）。

（２）水硬性組成物、スラリーの調製：
表２に示す配合の水硬性成分、細骨材、減水剤、増粘剤、凝結調整剤及び消泡剤（総量：１．５ｋｇ）より成る水硬性組成物を混合調整し、さらに所定量の水を加えて攪拌器（スリーワンモーター、Φ８６ｍｍタービン型羽使用、回転数６５０ｒｐｍ）を用いて３分間混練して、スラリーを得る。スラリーの調整は、３５℃の温度の恒温室で行い、水硬性組成物及び水の温度を３５℃にしたものを使用する。水硬性成分は、表１に示す組成を用いる。

（４）強度の評価（曲げ強度、圧縮強度）：
ＪＩＳ・Ｒ−５２０１に示される４×４×１６ｃｍの型枠に生成スラリー（３５℃に調整）を型詰めして、温度３５℃、湿度６５％で２４時間気中養生した後、脱型し、さらに同条件の気中にて所定期間（６日）追加養生して成型体を得る。成型体は、ＪＩＳ・Ｒ−５２０１記載の方法に従い測定する。

Claims

アルミナセメント３０〜７０質量部、ポルトランドセメント０〜４５質量部（但し０質量部を除く）及び石膏１５〜５０質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及び石膏の合計は、１００質量部である。）からなる水硬性成分と、凝結調整剤とを含む水硬性組成物であり、
凝結調整剤が、第二リン酸ナトリウム及び酒石酸ナトリウムを含むことを特徴とする水硬性組成物。
請求項１の水硬性組成物と水とを混練して得られるモルタル又はコンクリート。
請求項２のモルタル又はコンクリートの硬化物。